Минерализация одной азотной кислотой в настоящее время применяется редко, но азотная кислота как окислитель широко используется при разрушении биологического материала.
Подготовка объекта к минерализации. Объект исследования, например часть желудка, печени, почки, какой-либо пищевой продукт, раздельно измельчают
и подвергают исследованию. Раздельное исследование отдельных органов необходимо производить для получения объективных результатов анализа и для правильной судебно-медицинской оценки данных химико-токсикологического определения «металлических» ядов. Жидкие объекты (например, мочу) измеряют.
Если объект консервирован винным спиртом, его слабо подщелачивают карбонатом натрия (для разложения летучих хлоридов, мышьяка, ртути и пр.), помещают в фарфоровую чашку и спирт отгоняют на водяной бане при температуре не выше 50°.
Количество объекта, которое берут для разрушения, зависит от общего веса объекта исследования, обстоятельств дела и других факторов. Если известно, что умерший жил после отравления сравнительно долгое время, в течение которого происходило выделение примятого вещества, или когда имеются указания на малую дозу принятого вещества, необходимо брать возможно большее количество объекта. Когда такие указания отсутствуют, то для исследования берут в большинстве случаев 100 г органов.
При мелко количествах объектов приходится употреблять для минерализации также остатки после дистилляции с водяным паром, избыток воды ив которых удаляют осторожным выпариванием на водяной бане. При значительных количествах объектов, подлежащих разрушению (например, 400—500 г внутренних органов трупа. 50— 100 г хлеба или муки), целесообразно, а иногда даже необходимо разделить навеску на 2—3 порция или больше и разрушить каждую из них отдельно, а затем объединить минерализаты.
Параллельно с проведением разрушения органических веществ для контроля реактивов иногда возникает необходимость в постановке слепого опыта.
2.4.4.1.МЕТОДЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ИМЕЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Все применяемые в практике химико-токсикологического анализа методы минерализации можно разделить на общие и частные. К общим методам обычно относится минерализация с помощью кислот. Методы сухой минерализации применяются в настоящее время главным образом в качестве частных способов.
К числу частных методов минерализации относится так называемый деструктивный метод минерализации — метод частичной минерализации, широко применяемый н в настоящее время единственно приемлемый при химико-токсикологическом анализе на наличие соединений ртутя.
2.4.4.1.1. Минерализация серной и азотной кислотами
В настоящее время этот метод «мокрого» разрушения является в наших лабораториях основным. Метод пригоден для анализа объектов исследования на наличие подавляющего большинства катионов, имеющих токсикологическое значение, и может рассматриваться как общий метод минерализации.
Роль серной и азотной кислот в условиях минерализации заключается в окислении органических веществ, составляющих объект исследования. В начале минерализации серная кислота обладает низким окислительным потенциалом, но как водоотнимающее вещество способствует повышению температуры явления реакционной смеси и тем самым повышает окислительное действие азотной кислоты — более сильного окислителя, входящего в окислительную систему. Кроме того, серная кислота деформирует молекулы окисляемых веществ. На последующих стадиях минерализации при повышении концентрации серной кислоты до 67—70% и температуре смеси выше 110° серная кислота принимает уже непосредственное участие в окислении органических веществ.
Чистая азотная кислота, свободная от окислов азота, инертна до тех пор, пока под влиянием индуцирующих веществ не начнется ее разложение до азотистой кислоты, являющейся катализатором окисления. С появлением азотистой кислоты начинается автокаталитический процесс, причем в роли катализаторов окисления начинают принимать участие и окислы азота.
Процесс минерализации органических веществ с участием серной и азотной кислот неизбежно сопровождается побочными реакциями. Так, серная кислота, особенно при низких температурах и высоких концентрациях (близких к 100%), сульфирует органические вещества, а азотная кислота, особенно в присутствии серной, нитрует их. Реакции сульфирования обратимы,- а продукты сульфирования могут гидролизоваться. Продукты нитрования прочны и трудно поддаются воздействию окислителей, но количество их удается снизить разбавлением азотной кислоты.
Техника минерализации. Подготовленный для минерализации объект исследования помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500—800 мл и заливают смесью равных объемов дистиллированной воды, концентрированных серной и азотной кислот (75 мл смеси вводят для обработки 100 г биологического материала). Колбу закрепляют в штативе в вертикальном положении так, чтобы дно ее находилось на расстоянии 1—2 см от асбестовой сетки. Над колбой укрепляют делительную воронку с азотной кислотой (1 :1). Когда прибор подготовлен, начинают осторожно нагревать колбу.
В процессе разрушения органических веществ обычно наблюдается две стадии. Прежде всего происходит разрушение форменных элементов — деструкция. Эта стадия непродолжительная, всего 15—30—40 минут. В процессе деструкции нагревание не должно быть сильным, иначе возможно обильное пенообразование (при объекте, богатом жиром) и выбрасывание части исследуемого материала из колбы, а также потеря ртути вместе с выделяющимися окислами азота. По окончании деструкции получается прозрачная жидкость, окрашенная в желтый или бурый цвет. Затем колбу с объектом исследования опускают на асбестовую сетку и усиливают нагревание, хотя и здесь, на стадии глубокого жидкофазного окисления органических веществ, необходимо избегать обугливания объекта исследования, особенно жира, во избежание потерь соединений ртути и мышьяка.
Достоинства и недостатки метода. Метод обладает рядом преимуществ. Необходимо отметить следующее: 1) сравнительно быстрое достижение полноты разрушения органических веществ; 2) полнота разрушения сказывается на большой чувствительности метода по отношению к ряду катионов по сравнению с некоторыми другими методами; 3) довольно малые объемы получаемого минерализата.
К числу недостатков метода относят значительные потери ртути за счет летучести ее соединений.
2.4.4.1.2. Минерализация серной, азотной и хлорной кислотами
Окислительное действие хлорной кислоты, являющееся функцией ее концентрации и температуры, проявляется главным образом в конце процесса минерализации благодаря способности хлорной кислоты при температуре 203° развивать окислительные потенциалы до 2 v и разрушать наиболее резистентные к окислению компоненты биологического материала.
Техника окисления серной, азотной и хлорной кислотами. Тщательно измельченный биологический материал помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500 мл или в колбу для сжигания аппарата Бетге. Аппарат Бетге представляет собой замкнутую систему и дозволяет улавливать летучие продукты окисления. К исследуемому материалу прибавляют через воронку по 25 мл концентрированной азотной и серной кислот и 35 мл 37% или 42% раствора хлорной кислоты. Окисление органических веществ ведут при постепенном усилении нагревания, добавляя при обугливании минерализата концентрированную азотную кислоту. Вскоре обугливание усиливается и над поверхностью минерализата появляются пары хлорного ангидрида. Нагревание либо прекращают, либо сильно ослабляют и продолжают окисление, добавляя по каплям 35—45% раствор азотной кислоты. Как только минерализат станет прозрачным, проверяют полноту окисления органических веществ, для чего к капле слегка охлажденного и разбавленного дистиллированной водой минерализата прибавляют 25% раствор аммиака. Если окисление прошло до конца, раствор должен окраситься в слабо желтый, но не в оранжевый цвет (реакция на наиболее трудно аминокислоты; фенилаланин, тирозин я триптофан) При наличии в минерализате хрома критерием конца минерализации может служить изменение окраски из зеленой в желтую.
Достоинства и недостатки метода минерализации серной, азотной и хлорной кислотами. I. Полнота окисления органических веществ (достигает 99%). 2. Окисление большинства поливалентных ионов до высшей валентности. 3. Сокращение в 2%—3 раза затраты времени по сравнению с методом минерализации серной и азотной кислотами. 4. Небольшой расход окислителей. 5. Небольшие объемы минерализатов.
Основным недостатком метода минерализации серной, азотной и хлорной кислотами, так же как и метода минерализации серной и азотной кислотами, является потеря больших количеств ртути. Потери удается несколько сократить, проводя окисление в аппарате Бетге. При специальных заданиях проведения исследования на наличие ртути целесообразно использовать особые методы.
2.4.4.1.3. Минерализация сплавлением с карбонатом и нитратом натрия
В качестве самостоятельного метода минерализации применяется редко, так как требует соблюдения ряда условий — малого количества объекта исследования, отсутствия Hg2+ и др.
Метод удобен лишь при специальных исследованиях, например на наличие мышьяка, серебра и др., и при малых количествах объекта исследования (пилюли, органические красители, органические препараты мышьяка, остатки мочи, волосы, ногти и т. п.).