Полярографическое определение меди и кадмия в биологическом материале с предварительной цементацией металлическим цинком

/ Щербак И.Ф. Коваленко П.Н. Шинкаренко А.Л.  // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1968 — №2. — С. 34-37.

Щербак И.Ф., Коваленко П.Н., Шинкаренко А.Л. Полярографическое определение меди и кадмия в биологическом материале с предварительной цементацией металлическим цинком

УДК 340.67:[546.56+546.48

И.Ф. Щербак, П.Н. Коваленко, А.Л. Шинкаренко

Пятигорский фармацевтический институт


Polarographic Detection of Copper and Cadmium. Preliminary Cementation with Metallic Zinc

Shcherbak I.F., Kovalenko P.N., Shinkarenko A.L.

Поступила в редакцию 1/Х 1966 г.

ссылка на эту страницу

Известны случаи производственных, бытовых и медицинских отравлений препаратами меди и кадмия.

Методы изолирования, обнаружения и определения меди и кадмия трудоемки и малочувствительны. Опыты, проведенные с трупным материалом, показали, что после разделения ионов меди и кадмия цианидным методом потери кадмия достигают по ходу систематического судебно-химического анализа 30%. Кроме того, цианид калия — токсичный и малодоступный реактив. В связи с этим мы воспользовались полярографическим определением с предварительной цементацией.

В качестве исходных применяли растворы меди и кадмия в концентрации 1*10-3 г-ион/л. Цементирующим металлом служила металлическая стружка цинка, не содержащая меди, маржи «Экстра». Измерения проводили в термостате с точностью ±2° при 20, 40, 60, 80°. Количество меди и кадмия в процессе цементации определяли полярографически на фоне 10% раствора тартрата натрия (pH 4,0). Полярограф фирмы «Геоприборцветмет», 1959 г. Чувствительность гальванометра 1,1*10-9 а/мм/м, расстояние от центра зеркала гальванометра до шкалы 1,5 м; m2/3 t1/6 = 1,57 мг2/3сек-1/2. Анод — внешний (насыщенный каломельный электрод). Диапазон поляризации 0—2 в. Сила диффузионного тока измерялась через каждые 0, 04 в. Кислород из полярографируемого раствора удаляли, пропуская очищенный водород в течение 10—15 мин. Пересчет высоты волны на силу диффузионного тока проводили по уравнению:

id = (hab•106) / l,

где id — сила диффузионного тока (мка); h — высота волны (мм); а — чувствительность гальванометра (а/мм/м); b — величина показывающая, во сколько раз снижена чувствительность при полярографиравании; l — расстояние от центра зеркала гальванометра до шкалы полярографа (м); 106 — коэффициент перевода ампер в микроамперы. Измерения производили при шунтах гальванометра 1/50 и 1/100. На рис. 1 показаны диффузионные волны меди и кадмия и калибровочные графики (зависимость силы диффузионного тока от концентрации меди и кадмия в анализируемом растворе).

Рис. 1. А — калибровочные графики (зависимость диффузионного тока от концентрации меди и кадмия в растворе 10% тартрата натрия при pH 4, 0).
Б — полярограмма меди и кадмия при совместном присутствии на фоне 10% раствора тартрата натрия. Концентрация меди 0, 45*103 моль/л, кадмия 0, 54*10—3 моль/л.

Рис. 2. Зависимость степени полноты цементации меди (а) и кадмия (б) от количества цинка при различных значениях pH (время цементации 30 мин. при 80°).
1 — pH 4,0—5,0; 2 — pH 3,2; 3 — pH 2,0.

Таблица 1

Зависимость силы диффузионного тока меди и кадмия и их потенциалов полуволн от pH растворов и концентрации ионов

Ион

Кон­цен­тра­ция (г-ион/л)

pH раст­вора

Потен­циал полу­волны (в в)

Высо­та вол­ны (в мм)

Сила диф­фузи­он­ного тока (в мка)

Ион

Кон­цен­тра­ция
(г-ион/л)

pH раст­вора

Потен­циал полу­волны (в в)

Высо­та вол­ны ( в мм)

Сила диф­фузион­ного тока (в мка)

Меди

0,2

4,0

—0,007

24

6

Кад­мия

0, 2

4,0

—0,642

32

8

0,4

4,0

—0,007

40,8

10,2

 

0, 4

4,0

—0,642

49,2

12,3

0,6

4,0

—0,007

64,4

16,1

0,6

4,0

—0,642

89,6

22,4

1

4,0

—0,007

105

26,4

1

4,0

—0,642

146

36,5

1

1,2

—0,002

90

22,5

1

1,2

—0,635

128,4

32,1

1

2,1

—0,004

93

23,2

1

2,1

—0,638

131,6

32,9

1

3,3

—0,006

97

24,5

1

3,3

—0,642

141,2

35,3

1

4,0

—0,007

105

26,4

1

4,0

—0,64

146

36,5

1

5,4

—0,009

105

26,4

1

5,4

—0,643

146

36,5

1

6,5

—0,02

68

17

1

6,5

—0,652

92

26

Рис. 3. Зависимость степени полноты цементации меди и кадмия от температуры. 1 — pH 2,8; 2 — pH 5,2.

Рис. 4. Зависимость степени полноты цементации кадмия (1) и меди (2) от pH раствора.

Потенциалы полуволн меди и кадмия равны соответственно —0,08 в и —0,64 в. Изучение кривых восстановления меди и кадмия (при их совместном присутствии) при различных значениях pH и концентрации показало, что наилучшая и воспроизводимая форма кривых наблюдается при pH 4,0 (табл. 1). Далее изучали скорость и полноту цементации. В анализируемый раствор, содержащий ионы меди и кадмия, вносили различные количества стружки металлического цинка. Через определенное время стружку извлекали из раствора, растворяли в небольшом количестве азотной кислоты (1:1) и полярографировали.

Таблица 2

Определение меди и кадмия из солянокислой вытяжки

Взя­то метал­ла (в мг)

Опре­деле­но метал­ла
Сред­нее зна­че­ние (в %)

Ошибка

вос­произ­води­мос­ти (в %)

точ­нос­ти (в %)

Медь 0,5

0,32

12,6

11

1

0,67

11

10,8

2

1,44

9,9

10

5

3,25

5,8

6,1

Кадмий 0,5

0,36

11,4

12

1

0,7

10,6

11

2

1,65

8,7

9

5

3,15

6,3

6,3

Таблица 3

Полярографическое определение меди и кадмия в растворах после минерализации и цементации

Взято метал­ла (в мг)

Опре­деле­но метал­ла Сред­нее зна­че­ние (в %)

Ошибка

вос­про­изводи­мости
(в %)

точ­нос­ти
(в %)

Медь 0,25

99,8

2

2,1

0,3

100,3

1,75

1,8

0,45

99,9

1,5

1,6

0,75

100,2

0,9

1

1

100

0,7

0,7

2

99,8

0,8

0,9

5

99,7

0,5

0,6

Кад­мий 5

99,8

0,5

0,6

2

100,2

0,8

0,8

1

99,7

0,7

0,7

0,75

100,3

1,1

1,2

0,45

100,1

1,5

1,6

0,3

99,9

1,8

1,9

0,2

100,5

2,1

2,2

На рис. 2—4 представлены зависимости степени полноты цементации от количества цинка, температуры и pH.

На основании полученных данных выбраны оптимальные условия выделения меди и кадмия металлическим цинком: количество цинка 0, 7 г; время цементации 30 мин., температура 80°, pH 4,0—5,0 (тартратный буфер).

Затем производили цементацию в присутствии биологического материала. Измельченный объект (печень, почки и др. ) с добавкой солей меди и кадмия заливали небольшим количеством соляной кислоты (1:1) и взбалтывали в течение 1 часа. Приливали раствор аммиака до pH 4,0 и проводили цементацию. Цинк растворяли в азотной кислоте и раствор полярографировали.

Как видно из табл. 2, потери меди и кадмия при таком определении достигают 30—40%. Экстракция меди и кадмия соляной кислотой неполная, часть металлов остается в растворе в виде прочных белковых соединений. Поэтому необходима предварительная минерализация биологического материала.

Ход анализа следующий. Измельченный объект (почки, печень и т. д. ) минерализуют, затем приливают небольшими порциями водный раствор аммиака до pH 4, 0; при 80° вводят стружку цинка и цементируют ионы меди и кадмия 30 мин., стружку цинка извлекают и растворяют в небольшом количестве азотной кислоты (1:1). Полярограммы снимают на фоне 10% раствора тартрата натрия. По высоте волны (в мм) полученных подпрограмм определяют концентрацию искомых элементов по калибровочному графику. Точность анализа ±1—2% (табл. 3). Чувствительность 0,01 мг, время анализа 1 час (при определении меди и кадмия при их совместном присутствии наблюдаются небольшие потери в пределах ошибок опыта). Метод можно рекомендовать для серийных анализов в условиях судебно-химических лабораторий.

похожие материалы в каталогах

Судебно-химические исследования

похожие статьи

К вопросу об анализе фосфорорганических пестицидов методом ТСХ / Горбачева Н.А. // Матер. IV Всеросс. съезда судебных медиков: тезисы докладов. — Владимир, 1996. — №2. — С. 145-146.

Проблемные аспекты химикотоксикологического исследования психоактивных веществ / Клименко Т.В., Клевно В.А., Максимов А.В. // Судебная медицина. — 2018. — №4. — С. 36-40.

Установление наличия кала в следах на вещественных доказательствах методом восходящей тонкослойной хроматографии / Четвертнова А.П., Федоровцев А.Л., Эделев Н.С. // Судебная медицина. — 2018. — №4. — С. 30-32.

Влияние давности и температуры хранения трупной крови на показатели веществ низкой и средней молекулярной массы (ВНСММ) / Эделев И.С. // Вестник судебной медицины. — Новосибирск, 2018. — №3. — С. 15-18.

Спектрофотометрическое исследование мекония и кала в следах на вещественных доказательствах / Четвертнова А.П., Федоровцев А.Л., Эделев Н.С. // Вестник судебной медицины. — Новосибирск, 2018. — №3. — С. 36-38.