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