Кількісний аналіз «летких» отрут

 

При виявленні летких отрут у дистиляті кількісне визначення більшості з них є обов'язковим при судово-хімічних дослідженнях, тому що деякі отрути надходять в організм, як лікарські речовини (хлороформ, хлоралгідрат), інші можуть бути ендогенного походження (етанол, ацетон, фенол, оцтова кислота, сліди синильної кислоти). При роботі з біологічними рідинами живих осіб при гострих інтоксикаціях потрібен контроль за всмоктуваністю і виведенням отрут з організму, що так само зв'язано з кількісним визначенням летких отрут в сечі і крові.

Для кількісного визначення летких отрут можуть бути використані вагові, об'ємні, фотоколориметричні методи і метод газо-рідинної хроматофафії.

Ваговим методом можна визначити синильну кислоту (ціаніди) по ціаніду аргентуму, фенол - по трибромфенолу, алкілгалогеніди - по хлориду аргентуму.

Об'ємними методами можна аналізувати синильну кислоту й алкілга логеніди (аргентометрично), фенол (броматометрично), формальдегід і ацетон (йодометрично), оцтову кислоту (нейтралізацією).

Фотоколориметрично визначають кількісно синильну кислоту по інтенсивності забарвлення поліметинового барвника, формальдегід і етилен гліколь (після переведення у формальдегід) з фуксинсірнистою кислотою, етанол з дихроматом калію в сульфатнокислому середовищі, алкілгалогеніди (хлороформ, хлоралгідрат, чотирихлористий карбон) за ступеню забарвлення продукту реакції Фудживара. Фотоколорметричний метод перевершує по чутливості вагові й об'ємні методи, але поступається методу газо-рідинної хроматографії.

В даний час для кількісного визначення алкілгалогенідів, етанолу та інших спиртів використовується і рекомендується тільки метод газо-рідинної хроматографії.

 

ОКРЕМІ МЕТОДИ ІЗОЛЮВАННЯ «ЛЕТКИХ» ОТРУТ

 

Для аналізу летких отрут в біологічних рідинах, в невеликих наважках гомогенізованих органів використовують окремі методи ізолювання:

• Сухоповітряний відгін.

• Парофазний метод.

 

Сухоповітряний відгін проводять в боксах, на дно яких поміщають аналізований об'єкт і ставлять тигель з поглинальним розчином Отрута випаровується, чому сприяє наявність висолювача, нагрівання і вловлюється поглиначем.

 

Парофазний метод використовується при лабораторному експрес-аналізі біорідин живих осіб і заснований на одержанні летких похідних, які легко переходять у парофазную фазу з наступним аналізом їх методом газо-рідинної хроматографії.

 

Тема: ГАЗО-РІДИННА ХРОМАТОГРАФІЯ ─

ВИСОКОЕФЕКТИВНИЙ МЕТОД ПОДІЛУ

І ВИЗНАЧЕННЯ ЛЕТКИХ ОТРУТ

 

План лекції №5

1. Зміст методу газо-рідинної хроматографії.

2. Основні вузли газового хроматографа

3. Якісний і кількісний аналіз летких отрут методом газо-рідинної хроматографії.

 

Зміст методу газо-рідинної хроматографії.

2.

Газова хроматографія - це метод поділу летких сполук між двома фазами рухомої і нерухомої.

Рухома фаза - газ-носій.

Нерухома - сорбент з великою поверхнею або рідина, нанесена у вигляді тонкої плівки на частинки сорбенту-носія.

Якщо нерухома фаза - сорбент, а рухома - газ, то метод - газо-абсорбційна хроматографія, а якщо нерухомою фазою є рідина, то метод - газо-рідинна хроматографія.

 

Переваги методу газо-рідинної хроматографії:

• висока чіткість розділення,

• можливість одночасно виконати виявлення отрути і визначити її вміст в суміші,

• робота з малим вмістом речовини, тобто. висока чутливість методу,

• висока швидкість аналізу - хвилини, секунди,

• повна автоматизація аналізу.

 

2. Основні вузли газового хроматографа.

 

Основні вузли рідинних-рідинної-газо-рідинного хроматографа (див. схему):

Балон з газом-носієм.

Регулятор витрати газу (редуктор).

Місце введення речовини (випарник).

Колонка.

Детектор.

Підсилювач.

Самописець.

Газ-носій повинен надходити в колонку з постійною швидкістю, що забезпечує постійний час втримування аналізованої речовини.

Газом-носієм використовують Н₂,N₂, Не₂

Характеристика газу-носія:

• інертний,

• легкодоступний,

• чистий,

• доступний,

• підходити для виду детектора.

Колонка - це головна складова частина хроматографа, чим більша її довжина, тим краще йде розділення суміші, чим менший її діаметр, тим вища її ефективність.

У газо-рідинній хроматографії використовуються колонки:

• За формою: прямі - найефективніші, спіралевидні, і U-подібні.

• За довжиною: 0,5-20 м.

• За діаметром: 2-6 мм.

• Виготовляються колонки зі сталі, скла.

Сорбент-носій, яким заповнюють колонку (сферохром, силікагель, окис алюмінію, активоване вугілля) повинен бути:

• інертним,

• мати велику поверхню,

• мати однорідні за формою і рівномірні за розміром частини.

Рідка фаза повинна бути схожа за хімічними властивостями на речовини в суміші. Не існує безпомилкового методу вибору найкращої рідкої фази для даних сумішей, її знаходять у ході аналізу.

Приклад, вуглеводні краще розділяти на вуглеводнях, парафіни на полярні сполуки - на полярній рідкій фазі.

В даний час використовують колонки з невеликою кількістю рідкої фази (від 2-10 %), що забезпечує високу швидкість аналізу.

Приклад, речовини з низькою летючістю краще розділяти в невеликій кількості рідкої фази - 4% і менше, для сполук з високою летючістю необхідно використовувати 20-40 % рідкої фази, так як розчинність їх мала.

Детектор (що виявляє), його завдання полягає в тому, щоб знайти речовини на виході з колонки в газі-носію і перевести хімічний аналіз в сигнал електричний, котрий виражається в появі стрибка різниці потенціалів, що синхронно записує самописець у вигляді піків на стрічці В результаті аналізу одержують хроматограму - графічне відображення процесу розділення суміші речовин.

Розрізняють кілька видів детекторів:

1. За теплопровідністю,

2 Іонізаційні: полум’яно-іонізаційний, термоіонізаціний, фосфорний і ін.

Детектор по теплопровідності - робота його заснована на тому, що нагріте тіло втрачає тепло зі швидкістю, яка залежить від складу газу.

Тепловіддача нитки детектора буде мінятися в залежності від складу газу, так як різні за молекулярною масою молекули речовин рухаються з різною швидкістю, після удару об гарячу нитку їхня швидкість буде по-різному збільшуватись за рахунок відібраного тепла.

Чим менша молекулярна маса речовини, тим більша швидкість і тем більшою буде тепловіддача нитки в цьому газі. Зміна температури нитки детектора супроводжується зміною опору нитки і появою стрибка різниці потенціалів.

Чутливість детектора - 2-5 • 10^{-6 г.}

 

Полум'яно-іонізаційні детектори:

Робота заснована на зміні різниці потенціалів в мережі залежно від вмісту заряджених частинок. Молекули речовини іонізуються полум'ям і змінюється струм, з'являється стрибок різниці потенціалів, що відображається в вигляді піка.

Іонізація частинок заснована на:

• Термічному розкладанні молекул (водневий пальник - 1200° С),

• Окислюванні атомів карбону

Чутливість 10 ⁹ - 10∙10 ¹² г.

 

Якісний і кількісний аналіз летких отрут методом газо-рідинної хроматографії.

Аналіз речовин здійснюється за наявністю піків, які відповідають речовинам. Приклад: аналіз спиртів методом газо-рідинної хроматографії.

 

Виявлення спиртів

Спирти С₁-С₅ виявляють за часом утримання їхніх складних ефірів з азотистою кислотою, так як вони більш леткі.

С₂Н₅ОН + NaNO₂ + CCl₃COOH → C₂H₅ONO + CCl₃ COONa + H₂O

 

Час утримування - це час від моменту введення речовини в хроматограф до появи максимуму піка.

Умови хроматографічного аналізу:

• Газ-носій - азот,

• Сорбент-носій - сферохром,

• Рідка фаза - розчин вініліну в хлороформі (20 %)

Вінілін - полібутиловий спирт:

Ідентифікація проводиться при співставленні отриманого піка зі стандартною сумішшю спиртів С₁-С₅ (від метанолу до амілового спирту) Спирти виходять на хроматограмі по мірі збільшення молекулярної ваги.

 

Вміст речовини оцінюється за величиною піків за наступними параметрами:

• За висотою піка - це найшвидший і зручний спосіб розрахунку,

• За площею піка,

• За вагою піків - методика точна, але тривала, так як має значення товщина паперу і його вологість; зручна, якщо піки не рівносторонні.

Розрахунок вмісту здійснюють за допомогою стандарту (пропіловий або

ізопропіловий спирт).

Стандарт повинен бути:

• За хімічними властивостями, близькими речовині,

• З'являтися у вигляді окремого піка,

• Знаходитися поблизу від речовини,

• За вмістом близький вмісту речовини.

При розрахунку використовують калібровальний графік, побудований з використанням розчинів з відомим вмістом.

Ціль введення стандарту - збільшити точність аналізу, можливість зменшити помилку визначення.

Всі леткі отрути аналізуються за методом ГРХ - газо-рідинної хроматофафії.

Приклад: умови хроматографічного аналізу галоїдопохідних аліфатичного ряду:

• Сорбент – сферохром.

• Рідка фаза - вазелінова олія, парафін.

• Детектор - полум'яно-іонізаційний.

 

Схема хроматографа

 

Схема поділу суміші спиртів С₁ – С₅

(у вигляді алкілнітритів)

 

1 - метанол

2 - етанол -

3 - пропанол

4 - бутанол

5 - ізоаміловий спирт