Хроматографический метод анализа в решении некоторых вопросов судебной химии

Расширение круга веществ, которые токсикология характеризует как яды, и необходимость точного и быстрого определения этих веществ с качественной и количественной их характеристикой требуют дальнейшего совершенствования методов судебнохимического исследования.

Большое значение имеет внедрение новых, более точных и более экономичных (в отношении затраты времени, труда и реактивов) методов исследования.

При внедрении новых методов анализа, особенно химико-токсикологических анализов, нельзя забывать об особенностях судебной химии: необыкновенном многообразии объектов исследования, необходимости предварительного изолирования минимальных количеств искомого вещества (яда) из большого количества биологического материала и наличие ядовитого вещества, как правило, не в чистом виде, а в присутствии сложного комплекса сопутствующих ему посторонних веществ.

Все это приводит к необходимости того, чтобы методы исследования, даже достаточно апробированные в аналитической химии, до применения для судебнохимического анализа были подвергнуты проверке и оценке применительно к биологическому материалу и в ряде случаев изменены и приспособлены к условиям и требованиям химико-токсикологического анализа.

В области судебной химии последнее десятилетие ознаменовалось внедрением ряда новых методов исследования, среди которых определенный интерес представляет применение хроматографического анализа.

Хроматография — физико-химический метод разделения сложных смесей веществ, основной закон которого может быть сформулирован следующим образом: «любая жидкая или газообразная смесь веществ разделяется в процессе движения через слой сорбента, если существуют различия в сорбционном взаимодействии между компонентами смеси и сорбентом».

Заслуга создания хроматографии принадлежит русскому ученому М. С. Цвету, который своим методом разделения растительных пигментов заложил первый камень в фундамент современной хроматографии.

В настоящее время метод пополнился несколькими новыми плодотворными вариантами — ионообменная, осадочная, распределительная, хроматография и др. Примеры успешного применения метода для решения как теоретических, Так и практических вопросов разнообразных отраслей науки и техники множатся с каждым днем. Хроматография считается сейчас одним из лучших методов разделения смесей в аналитической химии.

Интерес к хроматографии со стороны судебных химиков неслучаен и органически связан с особенностями и главными чертами самого метода.

Возможность оперирования широким ассортиментом адсорбентов с различным механизмом действия придает методу хроматографии универсальный характер, что весьма важно для судебной химии.

Метод не имеет узких границ применения и используется для разделения веществ, весьма далеких друг, от друга по своей природе (например, сплавы и ферменты). Эта особенность его прямо соответствует одной из особенностей судебной химии — многообразию объектов исследования.

______________________________
1 В. В. Рачинский . Труды комиссии по аналитической химии. 1955, т. 6 (9),. стр. 21.

Вместе с тем хроматографический метод, позволяя работать с минимальными количествами смесей веществ, характеризуется высокой разделяющей способностью, прост по выполнению и экономичен в смысле затраты времени и труда.

Все это делает хроматографический метод анализа чрезвычайно перспективным в отношении применения к области судебной химии.

Накопленный теоретический и практический материал по хроматографии органических и неорганических веществ позволяет наметить основные пути и возможности применения этого ценного метода к решению ряда вопросов судебнохимической экспертизы. При этом в первую очередь следует обратить внимание на те разделы хроматографии, которые уже изучены в достаточной степени, черты и особенности которых определились (ионообменная, осадочная и распределительная хроматография) .

Наиболее важным нам представляется приложение хроматографии к решению практических задач судебной химии, в особенности химикотоксикологического анализа.

Хроматографический метод должен быть использован прежде всего непосредственно при исследовании объектов судебнохимического анализа для двух основных целей: для разделения смеси веществ с последующим качественным и количественным их определением любым методом и для непосредственной их идентификации.

Успех работы в этих случаях в значительной мере будет определяться правильным выбором того или иного варианта хроматографического метода с учетом как его собственных возможностей, так и целей, особенностей и условий, в которых производится анализ исследуемого вещества.

Например, при исследовании веществ,. извлекаемых подкисленным спиртом или подкисленной водой (алкалоиды, вещества синтетического происхождения), когда основной задачей судебного химика является качественное их обнаружение и часто возникает вопрос о разделении гомологов, когда самые вещества в итоге выделения из биологического материала могут быть получены в растворах малых объемов, но значительных концентраций, наиболее отвечающей задачам исследования является распределительная хроматография на бумаге. В то же время при исследовании группы металлических, ядов и мышьяка, когда перед су дебным химиком стоит задача не столько качественной, сколько количественной характеристики искомого вещества, когда работа производится со смесями веществ, находящихся в ионном состоянии, и объемы исследуемых растворов относительно велики, а концентрация исследуемого вещества мала,— наиболее эффективным будет использование ионообменной или осадочной хроматографии, сочетающих свойство разделения компонентов смеси со способностью их концентрирования.

Особый интерес представляет применение хроматографии для разработки дробных методов анализа в разделе тяжелых металлов и мышьяка.

Классический сероводородный метод разделения, как известно, страдает многими недостатками; так, сн связан со значительными потерями исследуемых веществ за счет большого числа операций и процессов соосаждения, с необходимостью работы с вытяжной системой, требует много времени и труда.

Нерентабельно применение этого метода при исследовании, например, катионов 3-й аналитической группы, определяемых уже в конце анализа, тем более что их судебнохимическое исследование в настоящее время производится лишь при специальном задании. Задача была бы значительно упрощена при разработке простых и удобных дробных методов обнаружения этих катионов. То же может быть отнесено и к исследованию катионов других групп.

Следует добавить, что представляет интерес разработка не только индивидуальных, но и групповых дробных методов определения.

В литературе по вопросам количественного разделения смесей неорганических веществ имеется много работ по разделению ионов на синтетических сорбентах — катионитах и анионитах; они могут послужить основой для разработки дробных методов определения применительно к биоматериалу. Интересны, например, работы по разделению хрома, марганца, железа и никеля на катионитах марок КУ-2 и СБС; по отделению хрома от алюминия, железа, никеля-, меди; свинца от бария на анионитах ПЭ-9 и ЭДЭ-10; по разделению сурьмы, олова и мышьяка; по от делению цинка от алюминия, железа, марганца, меди и т. д. Особенно перспективными с нашей точки зрения, являются работы по ионообмен ному разделению на сильноосновных анионитах, базирующиеся на различиях в устойчивости образующихся комплексов, чаще всего хлоридных. Разделение это может быть осуществлено на одной колонке и в ряде случаев простым изменением концентрации комплексообразователя. Наиболее полную библиографию по этому вопросу можно найти в работах К.А. Крауса и Ф. Нельсона.

Для судебной химии интересен тот факт, что процесс разделения, как показали наши опыты по определению, например, цинка, может быть осуществлен непосредственно с минерализатом, полученным разрушением биологического материала серной и азотной кислотами, т. е. в условиях сложного комплекса среды.

Хроматографические методы в ряде случаев могут быть использованы и в сочетании с другими методами разделения, например, в сочетании с тем же сероводородным методом или с экстракцией органическими растворителями. Так, Айзакс, Моррис и Стакки извлекают дитизонат ртути хлороформом, раствор пропускают через хроматографическую колонку с окисью алюминия, где происходит не только отделение ртути рт цинка и меди, но одновременно осуществляется и ее идентификация; ртуть далее может быть подвергнута количественному определению 2.

Разумеется, пути применения хроматографии в области судебной химии не исчерпываются вышесказанным. Мы не имеем возможности подробно остановиться, например, на использовании хроматографии для очистки судебнохимических реактивов от примесей, на применении ее в химико-криминалистическом анализе и т. д.

Число практических работ в области применения хроматографии в судебной химии пока исчисляется единицами.

Известные нам экспериментальные работы можно разделить на две группы: работы по применению хроматографии к исследованию объектов небиологического происхождения, главным образом объектов хими ко-криминалистического анализа (чернила, красящие вещества, некоторые сплавы), и работы по использованию хроматографии в целях хими ко-токсикологического анализа биологического материала. Первая группа связана с применением в большинстве случаев распределительной хроматографии на бумаге. Исключение составляет анализ сплавов, в ко тором для количественной характеристики была применена, например, ионообменная хроматография. Вторая группа работ также в большинстве своем основана на использовании хроматографии на бумаге. Например, интересны работы по идентификации барбитуратов, некоторых алкалоидов — гашиша, морфина, по определению фторидов в биологическом материале. К сожалению, данные этих работ нуждаются в более широкой проверке и изучении, прежде чем они могут быть применены к исследованию экспертного материала.

__________________________________________________________
1 К. А. Краус и Ф. Нельсон. Химия ядерного горючего. Доклады иностранных ученых на конференции по мирному использованию атомной энергии. М., 1956, стр. 353.
2 Isaacs , Могries , St иске . у. Analyst, 1957, v. 82, N. 972, p. 203.

Большое значение по практическому внедрению хроматографии как метода анализа в судебную химию имеет работа Л. М. Провоторовой, посвященная не только дробному обнаружению никеля при помощи осадочной хроматографии, но и рассмотрению основных предпосылок к ши рокому применению хроматографического метода в области судебной химии.

Следует указать также на определение содержания кобальта в крови, цинка, кальция, магния и железа в тканях животных, никеля в крови, свинца в пищевых продуктах и др. при помощи ионообменной хроматографии, используемой для отделения от мешающих ионов в остатках после озоления исследуемого материала.

Применение хроматографического метода анализа к исследованию биологического материала значительно расширит возможности судебной химии.

Все сказанное выше имеет своей целью не столько дать обзор работ в области хроматографии, сколько привлечь более пристальное внимание к применению хроматографических методов анализа в области судебной химии.