Химико-токсикологический анализ на группы веществ, изолируемых экстракцией, минерализацией, дистилляцией

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2 по темам

«Химико-токсикологический анализ на группы веществ, изолируемых экстракцией, минерализацией, дистилляцией».

 

 

Вариант 3.

1. Основные разделы токсикологической химии (аналитическая и биохимическая токсикология). Их содержание.

Ответ:

Биохимическая и аналитическая токсикология являются основными разделами токсикологической химии. При изучении основ биохимической токсикологии уделяется особое внимание физико-химическим характеристикам токсических веществ, токсикокинетике химических соединений и биотрансформации ядовитых веществ в организме.

В разделе аналитическая токсикология важным рассматриваемым вопросом является подготовка проб, включающая изолирование, очистку и концентрирование токсических веществ. Обсуждается исследование таких объектов как пот, ногти, волос на наркотические вещества. Большое внимание уделяется методам химико-токсикологического анализа как традиционным, так и современным: хромогенные и микрокристаллические реакции, хроматография в тонком слое, газовая хроматография, газо-жидкостная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография, спектральные и иммунохимические методы, хромато-масс-спектрометрия.

 

2. Токсикодинамика. Понятие о рецепторах токсичности. Типы и прочность связи «яд-рецептор». Выбор метода изолирования токсических веществ из биологических объектов на основе знаний вопросов токсикодинамики.

Ответ:

Биологический, а также токсический эффект поступившего в организм ксенобиотика возникает только тогда,  когда он достигнет точки своего приложения. Обычно говорят, что вещество взаимодействует с рецептором. При этом разные вещества взаимодействуют с различными рецепторами, а для некоторых веществ рецепторов может быть несколько Под «рецептором» понимается биологическая структура, обычно биомолекула (ее белоксодержащая, ДНК-содержащая или иная часть), упорядоченный конгломерат молекул, результатом взаимодействия с которыми и является тот или иной. Рецепторами могут быть, например, ферменты, действие  которых обратимо или необратимо блокируется ксенобиотиком; структуры, ответственные за проведение нервных импульсов; участки мембран клеток  или их органелл, которые оккупируются ксенобиотиком с последующим нарушением мембранной проницаемости и др. Если у ксенобиотика несколько точек приложения (он взаимодействует с несколькими рецепторами), то и эффектов может быть несколько, например основной и побочный.

Токсическое действие на организм проявится только при условии достаточного для этого количества ксенобиотика.

С момента поступления и до взаимодействия с рецептором ксенобиотик подвергается воздействию разнообразных биологических факторов: попав в кровоток, он разносится по всему организму, на том или ином этапе проходя через печень; через эпителий капилляров проникает в ткани и органы, иногда задерживаясь и даже откладываясь в некоторых из них; в той или иной степени подвергается превращениям и, наконец, выделяется из организма в неизмененном виде или в виде метаболитов. Превращения некоторых ксенобиотиков могут происходить уже в месте соприкосновения с тканями. В крови чужеродные вещества в той или иной мере вступают в связь с плазменными белками, преимущественно с альбуминами. Обычно такая связь снижает возможность взаимодействия с рецепторами и/или затягивает этот процесс. Указанные динамические процессы, которым ксенобиотик подвергается в организме, время и сила его связывания с рецепторами, интенсивность метаболизма в значительной степени обусловливают не только силу, но и сам характер его токсического действия. Все эти процессы протекают во времени. Изучением временных зависимостей их течения в организме занимается кинетика, применительно к организму говорят о токсикодинамике и токсикокинетике. Токсикодинамика сосредоточена на тех эффектах, которые возникают в организме под влиянием воздействия ксенобиотиков, а токсикокинетика сосредоточена на поведении ксенобиотиков под влиянием организма.

Большинство известных в настоящее время токсичных веществ и лекарственных средств взаимодействует с рецептором за счет более лабильных, легко разрушающихся связей — ионных, водородных, ван-дер-ваальсовых, что дает возможность их успешного «отмывания» и удаления из организма. В таблице 1.  представлены основные типы связей яда с рецептором, их прочность и влияние этих показателей на токсичность ядов.

Таблица 1.

Основные типы связей «яд + рецептор», влияющие на проявления токсичности

Тип связи	Энергия связи, ккал/моль	Примеры
Ковалентная связь	50-140	Специфическое антихолинэстеразное действие (необратимое)
Ионная связь	5-10
Водородная связь	2-5
Ван-дер-ваальсова связь	0,5-1	Неспецифическое наркотическое действие (обратимое)

Как видно из таблицы 1, снижение энергии связи «яд + рецептор» прямо пропорционально уменьшению специфических проявлений в ответной реакции организма и делает ее более обратимой.

Современные методы детоксикации базируются на возможности разрушения комплекса «яд + рецептор». Для этого применяются антидоты, препятствующие иммобилизации яда в тканях, в сочетании с активными методами очищения организма (форсированный диурез, методы диализа и сорбции).

 

3. Методы количественного определения «металлических ядов» в биоматериале. Чем вызвана необходимость проведения такого рода исследования.

Ответ:

Группа веществ, изолируемых минерализацией, включает в себя так называемые «металлические яды» В настоящее время одной из актуальнейших проблем является ухудшение здоровья населения в связи с различными вредными факторами окружающей среды. Осложнение экологической обстановки приводит к увеличению суммарной токсикогенной нагрузки на человека. Одним из наиболее неблагоприятных факторов является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Важнейшими в токсикологическом отношении «металлическими ядами» являются соединения Ва, Bi, Cd, Mn, Cu, Hg, Pb, Ag, Tl, Cr, Zn, которые, попадая в организм человека, вызывают отравления. Правилами судебно-химического исследования при проведении ненаправленного анализа предусмотрено обязательное исследование на указанные элементы.

При судебно-медицинской оценке результатов судебно-химического исследования на «металлические яды» особое значение придается их количественному определению. Не всегда возможно установить различие между жизненно необходимыми и токсичными металлами. Все металлы могут проявить токсичность, если они потребляются в избыточном количестве. Несмотря на важную положительную роль, которую играют микроэлементы в жизнедеятельности человека, например медь или цинк, при избыточном поступлении их с пищей или какими-либо другими путями может наступить тяжелая интоксикация.

При отравлении «металлическими ядами» содержание их в различных органах будет колебаться в зависимости от принятого количества, времени, наступления смерти и оказания помощи. Поэтому для каждого элемента рекомендованы два метода количественного анализа (фотоэлектроколориметрическим и объемный) или один метод определения в широком интервале концентраций.

Классификация и характеристика методов количественного определения

1. Весовой метод (применяется при  анализе на барий) обладает самой  низкой чувствительностью, границы  определения Ва в виде BaSО4 составляет 5 мг.

2. Объемные (титриметрические) методы. Из  объемных методов чаще всего  применяется комплексонометрия: прямое  титрование после экстракции  с последующей реэкстракцией  при анализе экстракционных катионов (медь, висмут, кадмий, цинк), обратное  титрование - для осадочных катионов (барий, свинец). Граница определения - 0,5-1,0 мг. При анализе на катион серебра применяют роданометрический метод, на катион свинца - хромато-иодометрический метод, граница определения этих методов составляет 2,0 мг. Окислительно-восстановительная реакция с получением окрашенных растворов при изменении степени окисления марганца от 2 до 7 лежит в основе колориметрического титрования, границы определения 0,02 мг.

3. Фотометрические методы основаны  на измерении оптической плотности окрашенных комплексов металлов с органическими реагентами, граница определения металлов в виде дитизонатов составляет 0,02 мг, в виде ДДТК - 0,1 мг.

 

4. Какие катионы называют осадочными? Почему? Привести схему анализа осадка в минерализате дробным методом.

Ответ:

Осадочными называют катионы которые  при минерализации методом мокрого озоления серной кислотой, выпадают в осадок. Этот осадок отфильтровывают и исследуют. Как правило это сульфаты бария, свинца и кальция. Химико-токсикологический интерес представляют только барий и свинец, которые необходимо до обнаружения разделить. Для этого осадок отфильтровывают через плотный фильтр, промывают 2 – 3 раза водой очищенной и присоединяют промывные воды к фильтрату, доводя его до метки в мерной колбе.

Осадок на фильтре 2 раза промывают водой, подкисленной 1 % раствором кислоты серной. Промывные воды отбрасывают. Затем осадок на фильтре многократно обрабатывают 5 мл горячего насыщенного раствора аммония ацетата, подкисленного кислотой уксусной (каждый раз нагревая фильтрат).

PbSO4  +  2 CH3COONH4   →  (CH3COO)2Pb  +  (NH4)2SO4

Этот, второй фильтрат, исследуют на ионы свинца, а осадок на фильтре  –  на ионы бария.

 

5. Соединения серебра, имеющие токсикологическое значение. Изолирование. Дробный метод их обнаружения и определения в минерализате. Оценка результатов химико-токсикологического анализа.

Решение:

Токсикологическое значение имеет лишь серебра нитрат. Он оказывает прижигающее и вяжущее действие на кожу и слизистые оболочки. При длительной работе, как с металлическим серебром, так и с его солями может возникать аргирия (отложение металлического серебра в тканях), проявляющаяся в серо-зеленой до аспидно-серой окраске кожи и слизистых оболочек.

Обнаружение серебра

1. Основной реакцией при обнаружении  серебра является реакция образования серебра дитизоната.

Для отличия серебра дитизоната от ртути дитизоната окрашенный хлороформный слой обрабатывают при энергичном встряхивании 1 мл 0,5 моль/л раствором кислоты хлороводородной. Серебра дитизонат в этих условиях разрушается и золотисто - жёлтая окраска хлороформного слоя переходит в зелёную.

При положительном результате реакции с дитизоном серебро из минерализата выделяют в виде серебра хлорида.

2. Рекция образования серебра хлорида

Ag2SO4  +  2NaCl  → 2AgCl   +  Na2SO4

При наличии иона сереба образуется белый осадок или муть. Жидкость нагревают до кипения и осадок отделяют фильтрованием после охлаждения, промывают его один раз водой очищенной и растворяют в 0,5 – 2,5  мл 25 % раствора аммиака.

AgCl  +  2 (NH4)OH  →   [Ag(NH3)2]Cl  +  2 H2O

Аммиачный раствор исследуют следующим образом:

а) Каплю раствора помещают на предметное стекло, дают капле медленно (без нагревания) испариться. При наличии серебра выделяются мелкие прозрачные кристаллы в виде кубов, октаэдров, четырёхугольников. (Смотреть под микроскопом при большом увеличении).

б) К капле исследуемого раствора на предметном стекле прибавляют каплю кислоты азотной разведённой – выпадает белый творожистый осадок серебра хлорида.

[Ag(NH3)2]Cl  +  2HNO3  → AgCl  +  2NH4NO3

в) 1 – 2 капли исследуемого раствора упаривают на предметном стекле. На остаток наносят по 1 капле насыщенных растворов тиомочевины и калия пикрата. Образуются жёлтые призматические кристаллы в виде розеток пикрата тиомочевинного комплекса серебра: [AgSC(NH2)2] [C6H2(NO2)3OH].

г) 1 – 2 капли исследуемого раствора помещают на фильтровальную бумагу, на которую ранее была нанесена капля раствора FeSO4. При наличии серебра в центре пятна возникает чёрная окраска Ag (металлическое серебро), а по краям красно–оранжевое кольцо Fe3+.

[Ag(NH3)2]Cl  +  FeSO4  +  H2O → Ag  +  Fe(OH)SO4  +  NH4Cl  +  NH3 .

 

6. Фенол и анилин. Изолирование, токсикологическое значение, судьба в организме. Метаболизм. Клиническая и судебно-медицинская картина отравлений. Реакции идентификации. Химизм.

Ответ:

Оказывают местное прижигающее, психотропное (наркотическое), нейротоксическое (судорожное), нефротоксическое действие. Смертельная доза при приеме внутрь - 2 г. Возможны отравления парами фенолов при попадании через рот или на кожу. Всасывание быстрое. При приеме внутрь фенол быстро всасывается кровью, транспортируется и распределяется по всему организму. В печени фенол подвергается биотрансформации: 10 % фенола окисляется до двухатомных фенолов (орто- и пара -соединений). При отравлении фенолом у больного темно-зелёное окрашивание мочи объясняется присутствием в ней гидрохинона и хингидрона.