Исследование минерализатов на наличие свинца. Свинец Водородный показатель рН

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.

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.

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.

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.

Дата создания: 2013/12/30

В настоящее время вопрос об очистке воды и качестве бытовых фильтров волнует многих людей.

Исследование качества питьевой воды

Для исследования были взяты образцы воды водопроводной и прошедшей очистку с помощью бытовых фильтров Аквафор (кувшин), Аквафор (кран), Барьер (кувшин). Изучались показатели: водородный показатель рН, содержание ионов цинка (II), меди (II), железа (III), жёсткость воды.

Водородный показатель рН

В пробирку наливается 5 мл исследуемой воды, рН определяется с помощью универсального индикатора, по шкале оценивается величина рН:

  • Розово-оранжевая - рН=5;
  • Светло-желтая - pH=6;
  • Светло-зелёная - рН=7;
  • Зеленовато-голубая - рН=8.

Отфильтрованная вода имеет слабокислую реакцию среды, а среда воды нефильтрованной близка к нейтральной.

Определение ионов железа

К 10 мл исследуемой воды прибавляли 1-2 капли HCl (1:2) и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора роданида калия KNCS. Перемешивается и проводятся наблюдения за развитием окраски. Этот метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л ионов железа.

Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3

  • Отсутствие окраски - менее 0,05;
  • Едва заметное желтовато-розовое - от 0,05 до 0,1;
  • Слабое желтовато-розовое - от 0,1 до 0,5;
  • Желтовато-розовое - от 0,5 до 1,0;
  • Желтовато-красное - от 1,0 до 2,5;
  • Ярко-красное более 2,5.

Наибольшая концентрация ионов железа (III) - в нефильтрованной воде.

Определение иона свинца (качественное)

Иодид калия дает в растворе с ионами свинца характерный осадок PbI2. К испытуемому раствору прибавляется немного KI, после чего, добавив CH3COOH, нагревается содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI2. Охлаждается полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадает снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов Pb2+ +2I- = PbI2. Вода, прошедшая очистку и нефильтрованная, не содержат ионы свинца (II).

Определение иона меди (качественное)

В фарфоровую чашку помещается 5 мл исследуемой воды, выпаривается досуха, затем прибавляется 1 капля концентрированного (25%) раствора аммиака. Появление интенсивного синего цвета свидетельствует о наличии ионов меди. 2Сu2+ +4NH4ОН = 22+ +4H2O

Определение жёсткости воды

В коническую колбу на 250 мл вносится 100 мл исследуемой воды, прибавляется 5 мл аммиачного буферного раствора и на кончике шпателя вносится индикатор (эриохром черный). Затем следует раствор перемешать и медленно титровать 0,05 н раствором трилона Б до изменения окраски индикатора от вишневой до синей.

Приготовление индикатора эриохрома черного (сухого): для этого 0, 25 г индикатора смешивают с 50 г сухого хлорида натрия, предварительно тщательно растертого в ступке.

Приготовление буферного раствора: 10 г хлористого аммония (NH4Cl) растворяют в дистиллированной воде, добавляют 50см3 25 %-ного раствора аммиака и доводят до 500 см3 дистиллированной водой.

Приготовление 0,05 н раствора трилона Б: 9, 31 г трилона Б растворяют в дистиллированной воде и доводят до 1 дм3. Раствор устойчив в течение нескольких месяцев.

Расчет общей жесткость производят по формуле:

Ж мг-экв/л = (Vмл*N г-экв/л*1000мг-экв/г экв) / V1мл,

где: V - объем раствора трилона "Б", пошедшего на титрование, мл.

N - нормальность раствора трилона "Б" г-экв/л.

V1- объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.

При оценке жёсткости воды её характеризуют следующим образом:

  • очень мягкая - до 1,5 мг-экв/л;
  • мягкая - от 1,5 до 4 мг-экв/л;
  • средней жёсткости - от 4 до 8 мг-экв/л;
  • жесткая - от 8 до 12 мг-экв/л;
  • очень жесткая - более 12 мг-экв/л.

Водопроводная вода является жёсткой, вода, прошедшая очистку на фильтре Барьер, обладает средней жёсткостью, вода прошедшая очистку на фильтре Аквафор (кувшин и кран), мягкая и средней жёсткости.

Может ли вода приносить вред здоровью? В водопроводной воде могут содержаться очень опасные и даже ядовитые вещества, что водоочистные станции изношены, что вода, перед тем, как попасть в дом, должна проделать большой путь по старым водопроводным трубам, где она загрязняется солями тяжёлых металлов и неорганическим железом (ржавчиной). Потребность в чистой воде постоянно увеличивается, а исходная вода, попадающая на очистные станции, год от года становится все грязнее. После очистки вода становится пригодной для питья, но пахнет хлоркой. Концентрация хлора не являются опасными для здорового человека, но для некоторых категорий больных людей присутствие хлора даже в небольших концентрациях очень ухудшает самочувствие. Всё это неблагоприятно сказывается на здоровье человека. Фильтры для очистки воды в домашних условиях применять необходимо. Качество очищенной в домашних условиях воды лучше, чем качество воды из-под крана. С помощью бытовых фильтров можно очистить воду, которая содержит не только механические частицы (песок, ржавчина и т.п.), но и различные органические и неорганические соединения, опасные для здоровья. Вода, прошедшая очистку через фильтр становится менее жёсткой.

Фильтры полностью удаляют из воды хлор, который убивает бактерии и играет роль «консерванта». Но употреблять очищенную воду надо как можно быстрее после фильтрации, ведь в воде, лишенной «консерванта», бактерии начинают размножаться в приятной для них чистой и теплой среде (воде) особенно быстро.

Итак, что такое вода? Вопрос далеко не простой… Однозначно можно сказать лишь то, что вода - самое уникальное вещество на земле, от которого зависит состояние здоровья.

Определения рН исследуемой воды:

  • Барьер - розово-оранжевая (рН=5);
  • Аквафор (кувшин) - розово-оранжевая (рН=5);
  • Аквафор (кран) - розово-оранжевая (рН=5);
  • Нефильтрованная вода - светло-желтая (рН=6).

Результаты определения ионов железа (III):

  • Барьер - Едва заметное желтовато-розовое от 0,05 до 0,1;
  • Аквафор (кувшин) - отсутствие менее 0,05;
  • Аквафор (кран) - отсутствие менее 0,05;
  • Нефильтрованная вода - желтовато-розовое от 0,5 до 1,0.

Результаты определения ионов свинца (II):

  • Барьер - осадка нет. За 3 капли вода обесцветилась;
  • Аквафор (кувшин) - осадка нет. За 2 капли вода обесцветилась;
  • Аквафор (кран) - осадка нет. За 2 капли вода обесцветилась;
  • Нефильтрованная вода - осадка нет. За 10 капли вода обесцветилась.

Жёсткость исследуемой воды:

  • Барьер - 7 мг-экв/л;
  • Аквафор (кувшин) - 5 мг-экв/л;
  • Аквафор (кран) - 4 мг-экв/л;
  • Нефильтрованная вода - 9 мг-экв/л.