О применении однократной экстракции при определении «металлических» ядов экстракционно-фотометрическими методами

Publication in electronic media: 11.11.2011 under http://journal.forens-lit.ru/node/482
Publication in print media: Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики, Барнаул-Новосибирск 2011 Вып. 17

П.В. Никитин

г. Кемерово

Одними из обязательных для исследования токсикантов в судебно-химических отделениях бюро СМЭ являются так называемые «металлические» яды. Хотя число отравлений ими и, соответственно, случаев обнаружения их в биоматериале остается стабильно низким, наличие «тяжелых» металлов в организме в норме придает особое значение их количественным определениям. Все вопросы изолирования, обнаружения и количественного определения этой группы токсикантов достаточно полно освещены в работах А.Н. Крыловой (1975). Ее монография, посвященная данному вопросу, до сих пор является одной из настольных книг любого судебного химика. Для определения ртути, свинца, серебра, меди, таллия и сурьмы автор предлагает использовать эстракционно-фотометрические методы. При этом комплексы металлов с различными органическими реагентами исчерпывающе экстрагируются из взятой для определения аликвоты минерализата несколькими порциями органического растворителя с объединением этих порций и учетом общего объема экстракта. Такая же исчерпывающая экстракция (до прекращения окрашивания последней порции экстрагента) подразумевается и при построении градуировочного графика. Подобный подход не лишен определенных недостатков: большой расход реагентов и экстрагентов, длительное время выполнения и введение дополнительных операций, усложнение расчетов, определенная доля субъективизма в установлении окончания экстракции.

Мы предложили несколько иной подход, основанный на однократной экстракции окрашенного комплекса и устраняющий указанные недостатки. При этом степень экстракции, естественно, не достигает 100%, однако, знания ее точного значения не требуется, необходимо лишь максимально стандартизировать условия экстракции используемых градуировочных растворов определяемого металла и исследуемой пробы. Это обеспечивается использованием одинаковой посуды (обычно – флаконы различной вместимости – от 15 до 50 мл), одинакового времени экстракции, характера взбалтывания и разделения слоев, одинакового объема растворов. Подобный принцип (учет степени экстракции, или выхода аналитической реакции «в неявном виде») реализован во множестве других широко применяемых в практике судебно-химического анализа методик – и с фотометрическим, и с экстракционно-фотометрическим, и с хроматографическим (ГЖХ, ВЭЖХ) окончанием. С учетом того, что в настоящее время положительные анализы на металлы бывают, как правило, единичными, редкими, построение градуировочного графика для конкретного исследования, «одними руками», также будет способствовать улучшению точности и достоверности количественного определения. Данное обстоятельство не мешает и последующему использованию уже построенного графика, при обязательном условии учета и воспроизводимости указанных выше условий экстракции. Подтверждением сохранения одинакового значения коэффициента экстракции в выбранном диапазоне концентраций металла является линейный характер построенной градуировочной зависимости «концентрация металла (но предпочтительнее - масса его в объеме пробы) – оптическая плотность». Дополнительным преимуществом предложенного нами подхода является некоторое увеличение чувствительности определения, в связи с отсутствием дополнительного разбавления первой, наиболее окрашенной, порции экстракта.

Подобный подход мы реализовали на примере определения меди и таллия. Количественное определение меди, встречающейся в практике чаще других металлов, мы приведем в качестве примера реализации нашего подхода, для сопоставления берущихся объемов реагентов, экстрагентов и получаемого аналитического отклика с классическим вариантом.

К выбранной аликвоте минерализата биоматериала (в наших случаях это было от 0,5 до 5 мл) во флаконе вместимостью 25 мл добавляли 4 н раствор серной кислоты до объема 10 мл, 25% раствором аммиака доводили рН до значения не менее 3 (по 2,4-динитрофенолу). Затем, добавив 4 мл хлороформа и 2 мл раствора диэтилдитиокарбамата свинца в хлороформе и закрыв флакон, интенсивно встряхивали его в течение 3 минут. После отстаивания нижний, желто-коричневатый, слой отбирали пипеткой, фильтровали через небольшой ватный тампон и фотометрировали в кювете с толщиной слоя 10 мм при длине волны 445 нм на фотоэлектроколориметре КФК-3, используя в качестве раствора сравнения хлороформ. Градуировочный график строили на растворах сульфата меди (II) в 4 н растворе серной кислоты, содержащих в 10 мл пробы 5, 10, 20, 30 и 40 мкг меди. После аналогичной однократной экстракции получили значения оптических плотностей окрашенных растворов 0,177; 0,320; 0,532; 0,761 и 0,970. График, обсчитанный по методу наименьших квадратов (методу Гаусса), описывается уравнением: m (мкг) = 44,5 D – 3,6. Относительное среднеквадратичное отклонение углового коэффициента – 2,20%; коэффициент корреляции массы меди и оптической плотности экстракта – 0,9986. Расчет концентрации металла в исходном материале, взятом для минерализации, проводится по уравнению:

С (мкг/г) = m_Me V_общ / (V_ал m_общ),

где: m_Me – масса металла (мкг) во взятой для обнаружения аликвоте минерализата -V_ал (мл), найденная по уравнению градуировочной зависимости; V_общ – общий объем минерализата (мл); m_общ – масса объекта, взятая для минерализации (г). Используя предложенный подход, на построение градуировочного графика и проведение количественного определения меди в трех объектах потребовалось всего 50 мл хлороформа и не более 30 минут рабочего времени.

Предлагая этот способ, мы отдаем себе отчет, что он – формально – является некоторым отступлением от предписанного методическими указаниями, хотя и сохраняет заложенную в них идею. Но относиться к разработкам более чем 40-летней давности, как к чему-то раз и навсегда данному, неизменному, на наш взгляд, также нельзя. Тем более, что попытка подобного «упрощения» методики уже была сделана не меньшим авторитетом в судебной химии (Крамаренко В.Ф., 1989); хотя, вполне возможно, что предложение вместо исчерпывающей экстракции диэтилдитиокарбамата меди проводить только двукратную обусловлено основным назначением этой прописи – дидактическим, учебным.

Список литературы

1. Крылова А.Н. Исследование биологического материала на «металлические» яды дробным методом. – М.:Медицина,1975. – 100 с.
2. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. – Киев.:Выща шк, Головное изд-во,1989.- С.377-378.