Минерализация перекисью водорода и концентрированной серной кислотой

Метод разрушения биологического материала пергидролем и серной кислотой в химико-токсикологическом анализе может быть использован при исследовании малых навесок объектов биологического происхождения, поступивших на исследование.

Выполнение минерализации. Исследуемый объект по возмож­ности освобождают от воды выпариванием, измельчают и вно­сят в фарфоровую чашку, в которую небольшими порциями (при помешивании стеклянной палочкой) прибавляют пятикратное количество концентрированной серной кислоты (плотность 1,86) и нагревают на водяной бане. При этом происходит обугливание исследуемого объекта с выделением оксида углерода (IV). После заметного уменьшения скорости выделения оксида углерода (IV) содержимое фарфоровой чашки количественно переносят в колбу Къельдаля, которую устанавливают на асбестовую сетку. При слабом нагревании колбы в нее вносят небольшими порция­ми пергидроль. Прибавление новых небольших порций пергид­роля производят до тех пор, пока жидкость не станет бесцветной или слегка желтоватой от наличия солей железа. После этого колбу с жидкостью охлаждают, а содержимое разбавляют деся­тикратным количеством воды.

Для удаления избытка пергидроля в колбу Къельдаля не­большими порциями прибавляют насыщенный водный раствор сульфита натрия и кипятят в течение 5—10 мин. Вместо сульфита натрия для связывания избытка пергидроля можно прибавлять раствор сульфата гидразина. Минерализат, освобожденный от избытка пергидроля, используют для обнаружения «металличе­ских» ядов.

Метод сухого озоления

Метод применяется тогда, когда имеется специальное задание исследовать объекты биологиче­ского происхождения на наличие марганца, меди и некоторых других металлов.

Исследуемые объекты (растительные консервы или части органов) массой 1—10 г измельчают, вносят в фарфоровые чашки, которые по­мещают на нагретую песочную баню, и высушивают исследуемую пробу. Затем при дальнейшем осторожном нагревании песочной бани обугливают эту пробу. Обуглившийся или превращенный в пепел биологический материал охлаждают, смачивают кон­центрированным раствором нитрата аммония или концентриро­ванной азотной кислотой. Фарфоровую чашку помещают на кипя­щую водяную баню и высушивают ее содержимое, которое пере­носят в фарфоровый, кварцевый или платиновый тигель вместимостью 30—50 мл, и осторож­но нагревают на слабом пламени. При этом пламя не должно соприкасаться с дном тигля. Нагревание тигля производят таким образом, чтобы его содержимое постепенно превращалось в золу, и не было вспышки. При неполном сгорании органических ве­ществ зола в тигле имеет черный или серый цвет.

Для полноты сгорания содержимого тигля его смачивают кон­центрированным раствором нитрата аммония, высушивают на водяной бане и прокаливают. После этого тигель охлаждают, а к его содержимому прибавляют раствор соответствующей кис­лоты (соляной или азотной) для переведения оксидов металлов в их соли. При исследовании полученного минерализата на на­личие марганца и цинка золу обрабатывают соляной кислотой, а при ис­следовании на наличие меди и висмута — азотной кислотой. После обра­ботки золы соответствующей кислотой содержимое тигля фильт­руют. Фильтрат выпаривают на кипящей водяной бане досуха. Сухие остатки растворяют в 3—5 мл воды, и полученные раство­ры исследуют на наличие катионов соответствующих металлов (марганца или меди).

Сухое озоление органических веществ должно производиться в вытяжном шкафу с хорошей тягой.

Метод сплавления

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.

1—2 г исследуемого объекта вносят в фарфоровую чашку, прибавляют 4—6 г смеси, состоящей из двух частей карбоната натрия и одной части нитрата натрия, перемешивают, смачивают водой и при нагревании на водяной бане высушивают досуха. В фарфоровый тигель вместимостью 30—50 мл вносят 5—6 г нитрата натрия. Тигель осторожно нагревают до полного рас­плавления нитрата натрия. Затем уменьшают пламя и в тигель небольшими порциями вносят указанную выше высушенную в фарфоровой чашке смесь исследуемого объекта, нитрата и кар­боната натрия. Каждую новую порцию этой смеси вносят в ти­гель после сгорания предыдущей и перехода ее в расплавленное состояние.

После сжигания последней порции смеси в фарфоровую чаш­ку, в которой находилась эта смесь, вносят 2—3 г карбоната натрия, хорошо перемешивают, чтобы остатки исследуемого объекта, оставшиеся на стенках фарфоровой чашки, хорошо сме­шались с карбонатом натрия. Карбонат натрия вносят в тигель для сжигания исследуемой смеси. При сплавлении смеси пламя горелки регулируют так, чтобы в тигле не вспыхивало пламя и с выделяющимися газами не удалялось исследуемое вещество. После сжигания всей смеси тигель охлаждают, а его содер­жимое обрабатывают кипящей водой. Полученный раствор при­меняют для обнаружения и количественного определения «метал­лических ядов».

Деструкция на ртуть

К объекту массой 20 г (печень или почки раздельно) добавляют 5 мл воды очищенной, 1 мл этилового спирта и 10 мл концентрированной азотной кислоты. Затем по каплям добавляют 10 мл концентрированной серной кислоты. По окончании добавления серной кислоты колбу оставляют на 15 мин при комнатной температуре до прекращения выделения оксидов, а затем нагревают на водяной бане 10-20 мин. Если нагревании реакция протекает слишком бурно с выделением бурых паров, то добавляют 30-50 мл горячей воды. Горячий деструктат фильтруют в колбу с 20 мл насыщенного раствора мочевины, который добавляют для проведения денитрации.

Деструктат разбавляют водой до определённого объёма и далее проводят анализ на ртуть.

 

 

Подготовка минерализата к анализу.

Полученную после минерализации и денитрации жид­кость разбавляют в химическом стакане дистиллирован­ной водой до объема около 180 мл.

Если при этом образуется осадок, даже незначитель­ный, то жидкость нагревают и оставляют на 18 часов. По истечении указанного времени прозрачный раствор над осадком декантируют, а осадок отфильтровывают через маленький гладкий плотный фильтр, промывают прямо на фильтре 10 мл 1% раствора серной кислоты и 10 мл дистиллированной воды. Промыв­ные воды присоединяют к основному фильтрату. Филь­трат помещают в мерную колбу на 200 мл, объем жидко­сти доводят дистиллированной водой до метки и остав­ляют для дальнейшего исследования.

Исследование осадка и фильтрата производят в соот­ветствии со схемой дробного метода анализа «металли­ческих ядов».

Контрольные вопросы

1. Почему необходима минерализация биологического материала при исследовании его на наличие «металлических ядов»?

2. В каких случаях производится озоление и сплавление объектов биологического происхождения при исследовании их на наличие «металлических ядов»?

3. Как определяют полноту окисления органических веществ при проведении минерализации смесью HNO₃: H₂SO₄ и HNO₃: H₂SO₄:HClO₄ ?

4. В каких случаях для минерализации требуется пергидроль?

5. Какими достоинствами и недостатками обладает метод Каана?

6. Какими достоинствами и недостатками обладает метод Равданикиса?

7. Какое значение для дальнейшего хода исследований имеет удаление остатков окислителей?

8. Какими преимуществами и недостатками обладает формалин как денитратор в сравнении с мочевиной и сульфитом натрия?

9. Какие газообразные вещества выделяются из минерализата при действии на него формалина?

10. Как подготовить минерализат к анализу?

Тестовые задания

ТЗ 1. Свойство «металлических ядов», вызывающее их накопление в костной ткани

1. Взаимодействие с тиоловыми группами белков - ферментов.

2. Образование связи с пептидами.

3. Конкурентное замещение физиологически важных катионов.

4. Блокирование коферментов.

5. Образование комплекса с полисахаридами.

ТЗ 2. Биологически значимые ионы металлов, содержащиеся в организме в незначительных количествах......

ТЗ 3.Металл, относящийся к макроэлементам

1. Кальций.

2. Марганец.

3. Хром.

4. Медь.

5. Кобальт.

ТЗ 4. Причина, обуславливающая необходимость проведения минерализации

1. Различная растворимость солей металлов.

2. Прочная связь с биогенными веществами организма.

3. Особенность выведения из организма.

4. Различная степень окисления.

5. Особенность распределения.

ТЗ 5. Для изолирования «металлических ядов» из ногтей и волос используются методы...... минерализации.

ТЗ 6. Метод, используемый для изолирования неорганических соединений ртути из биоматериала.

1 Равданикиса. 2. Каана. 3. Озоление. 4. Сплавление.

5. Деструкция.

ТЗ 7-8. Установите соответствие

Материал и объект исслед. Метод изолирования.

1. Мышьяк в ногтях. 2. Гранозан.

А. Каана. Б. Равданикиса. В. Деструкции. Г. Экстракция полярными растворителями Д. Сплавление с NaNO3 и Na2CO3

ТЗ 9. Реактивы, используемые при минерализации методом Каана:

1 HNO₃: H₂SO₄ 2. H₂SO₄:H₂O₂ 3. H₂SO₄ :KMnO₄ 4. NaNO₃ и Na₂CO₃ 5. HNO₃: H₂SO₄:HClO₄

ТЗ 10. Катализатор процесса деструкции, при изолировании ртути.

1. Оксид азота. 2. Азотная кислота. 3. Мочевина. 4. Этиловый спирт. 5. Азотистая кислота.

ТЗ 11. Соединение, используемое для денитрации минерализата в методе Равданикиса..........

ТЗ 12. Реактив для денитрации деструктата при изолировании ртути.

1. Мочевина. 2. Формалин. 3. Щавелевая кислота.

4. Перекись водорода. 5. Сульфит натрия.

ТЗ 13. Реактив для проверки полноты денитрации........

ТЗ 14-15. Установите соответствие

Метод изолирования Реактивы

1. Равданикиса 2. Сплавление.

А. HNO3: H2SO4 Б. H2SO4:H2O2 В. H2SO4 :KMnO4 Г. NaNO3 и Na2CO3 Д. HNO3: H2SO4:HClO4