К вопросу о дробном обнаружении и определении кобальта при судебнохимических исследованиях

Нашими предыдущими работами было показано, что исследование на наличие кобальта по общему ходу судебнохимического анализа имеет ряд недостатков. Главными из них являются: длительность такого исследования; необходимость проведения при этом около 20 самостоятельных операций, на которые затрачивается до 3½—4¾ рабочих дней; потери кобальта, составляющие до 97—100% при несоблюдении рН среды в процессе отделения железа от кобальта и до 50% при рН среды около 6. Сюда же нужно отнести применение дурно пахнущего сероводорода, действие которого не безразлично для организма человека.

В связи с указанными недостатками общего хода судебнохимического анализа желательна разработка методов дробного обнаружения и определения иона кобальта при судебнохимических исследованиях. Разработка такого метода целесообразна еще и потому, что судебно- химические исследования на наличие кобальта проводятся только при специальных запросах судебноследственных органов или при наличии наводящих указаний в материалах дела.

Для дробного -количественного определения Со² + мы применяли нитрозо-R-соль. Предварительно было изучено как на водных растворах Со²+, гак и на минерализатах после разрушения биологического материала влияние на определение Со²+ катионов токсикологически важных элементов и некоторых анионов, обычно присутствущих в минерали- зате. Для этого к растворам кобальта, содержащим по 10 мг его, добавляли различные количества известного катиона, затем сюда же по 10 мл смеси, состоящей из 0,5 мл НСl, 0,5 мл НNО₃ и 9 мл Н₂О, а также по 5 мл 50% раствора CH₃COONa • ЗН₂O и по 2 мл 0,1% раствора нитрозо-R-соли. После кипячения в течение 1 минуты прибавляли по 3 мл концентрированной HNO₃ , вновь кипятили 1 минуту, доводили до определенного объема и сравнивали в колориметрической пробирке с заранее приготовленной стандартной шкалой. Результаты исследований приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что большинство ионов, имеющих судебно- химическое значение, практически не оказывает влияния на определение Со²+. Исключениями являются ионы меди, хрома (II) , никеля, олова (II) и железа (III) . При соотношении, превышающем 1 :40 в случае меди и 1 :500 в случае олова, получаются заниженные на 3—5%, а в присутствии Ni² ±, Cr³+ и Fe³+ при соотношениях 1 :20, 1 :40 и 1 :1400 (соответственно) завышенные на 2-2,5% результаты.

Минеральный состав жидкости после разрушения органических веществ обычно придает колориметрируемому раствору зеленовато-оранжевый оттенок, вследствие чего в большинстве случаев получались завышенные до 10% результаты. По-видимому, это может быть объяснено наличием в минерализате довольно больших количеств железа¹ и меди. По литературным данным, в 100 г сырой человеческой печени содержится 61—163 мг железа и до 0,71 мг меди.

В целях отделения меди и железа от кобальта при определении естественно содержащегося Со²+ в объектах животного происхождения к почвах различные авторы предлагают несколько методов. Так, Кидсон, Аскью, Диксон и Мак Ноут после разрушения органического вещества медь отделяют сероводородом, а железо экстрагируют эфиром из концентрированной солянокислой среды.

Таблица 1

Результаты опытов по изучению влияния посторонних ионов на определение ионов кобальта при помощи нитрозо-R-соли

Шаррер и Таубель рекомендуют отделять медь экстрагированием ее дитизоном в четыреххлористом углероде из растворов с рН 1,0.

Для отделения железа и меди от кобальта мы использовали другой органический реагент — купферон, который является аммонийной солью нитрозофенилгидроксиламина и количественно осаждает железо и медь из сильнокислого (минеральная кислота) раствора. Осадки этих металлов с-купфероном обладают клейкими свойствами и делают раствор плохо фильтруемым. Вследствие этого ряд авторов рекомендуют извлекать купферонаты хлороформом.

Для нашей цели купферон оказался подходящим реактивом по ряду обстоятельств: 1) двукратное извлечение купфероном оказалось практически достаточным для одновременного удаления меди и железа; 2) после экстрагирования купферонатов железа и меди хлороформом купферона в водном слое почти не оставалось; 3) экстрагирование купферонатов железа и меди представлялось удобным и потому, что хлороформ тяжелее воды и операция извлечения купфероном проводится в одной делительной воронке с наименьшими потерями искомого вещества.

Так как степень экстрагирования купферонатов металлов находится в прямой зависимости от рН среды, мы изучали влияние рН на экстрагируемость купферонатов железа, меди и кобальта.

Кривые экстрагируемости купферонатов железа (III), меди и кобальта.

Результаты этого изучения приведены на рисунке.

Как видно из кривых экстрагирования, медь и железо максимально извлекаются при кислотности раствора, близкой к рН 1,0. Дальнейшее увеличение рН среды благоприятно влияет на экстрагируемость меди, но при этом сильно снижается экстрагируемость железа. В этих же условиях создается возможность потери кобальта за счет экстрагирования его в виде купфероната. Оптимальными условиями для отделения кобальта от Fe³⁺ и Cu²⁺ является рН меньше 1,0.

Методика отделения железа и меди от кобальта заключалась в следующем: к исследуемому раствору или сухому остатку добавляли соляную кислоту с таким расчетом, чтобы ее концентрация была 1:10 (~ 1 N) , а объем — около 10—15 мл ² . Затем на холоду добавляли 7 мл 6% водного раствора купферона. Смесь перемешивали и взбалтывали с 10 мл СНСl₃. На следующую операцию экстрагирования брали 3 мл купферона и 5—7 мл СНСl3. Экстрагирование хлороформом в присутствии купферона производили до тех пор, пока хлороформный слой не окрашивался в желтый цвет (нитрозофенилгидроксйламин). Практически всегда достаточно было 2—3-кратного извлечения хлороформом. После отделения водного слоя от органического растворителя Первый выпаривали досуха на водяной бане. Если сухой остаток имел желтую окраску от наличия в нем купферона, последний разрушали смесью азотной кислоты и пергидроля (3:1 ) в присутствии нескольких Капель серной кислоты. Белый остаток растворяли затем в возможно малом количестве (не больше 5 мл) горячей воды и подготовляли тем самым к колориметрированию с нитрозо-R-солью.

Результаты отделения и определения кобальта в смесях, содержащих кобальт, медь и железо (III) , приведены в табл. 2.

Данные табл. 2 показывают, что в смесях, содержащих кобальт, медь и железо (III) , кобальт и медь, кобальт и минерализат, кобальт определяется в количествах от 97,5 до 100%, несмотря на высокое содержание в них меди и железа.

Разработанная методика была применена нами для определения кобальта в биологическом материале после сухого и мокрого озоления.

Результаты определения кобальта в смесях, содержащих кобальт, медь и железо (III)

Таблица 2

В случаях сухого озоления золу обрабатывала 10 мл соляной кислоты 1 : 10 и экстрагировали раствором купферона до полного отделения железа и меди.

В случаях мокрого озоления минерализат выпаривали досуха. Оста< ток обрабатывали несколькими каплями смеси азотной кислоты с пергидролем (3:1 ) и H2 SO4 до обесцвечивания, а затем растворяли в 10 мл соляной кислоты 1 : 10 и извлекали хлороформом в присутствии купферона. Дальнейшую обработку производили по методике, описанной при исследовании водных растворов.

Результаты определения кобальта в биологическом материале с применением купферона приведены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты определения кобальта в биологическом материале (печени) с применением купферона³

При испытании реактивов кобальт в них не обнаружен.

Из данных табл. 3 видно, что дробное определение кобальта после разрушения объекта методами мокрого и сухого озоления с последующей обработкой минерализата купфероном дает удовлетворительные и совпадающие результаты. Определяется, как правило, 90—100% введенного в объект кобальта. Метод сухого озоления органического вещества значительно ускоряет ход судебнохимического анализа, что особенно заметно, когда объект содержит много жира. Разница во времени в таких случаях за счет операции разрушения составляет до 13 часов.

Таблица 4

Результаты дробного обнаружения и определения ионов кобальта в тканях и органах кролика

Дробное определение иона кобальта позволяет закончить все исследование в течение 10—12 часов (включая и время разрушения).

Разработанная методика дробного обнаружения и определения иона кобальта в биологическом материале оправдала себя при применении ее для исследования материала, полученного от трупов кроликов, отравленных солями кобальта. Выборочные результаты исследования приведены в табл. 4.

Для всесторонней оценки полученных результатов обнаружения и определения кобальта при судебнохимическом анализе большое значение имеют сведения об естественном содержании кобальта в органах человека. По этому вопросу в литературе приводятся различные данные. По-видимому, различия объясняются применением неодинаковой методики определения кобальта. В связи с этим возник вопрос об определении естественного содержания кобальта в органах, наиболее часто направляемых на судебнохимический анализ, по разработанной нами методике.

Такое определение было произведено в почках, печени, селезенке и желудочно-кишечном тракте 8 трупов. Выборочные результаты этих исследований³ приведены в табл. 5.

Таблица 5

Результаты дробного определения естественного содержания кобальта в органах трупов человека

Как видно из данных табл. 5, максимальное содержание Со2 + в указанных органах не превышало 3 мг на 100 г сырого объекта. Поэтому количества кобальта, превышающие 3 мг на 100 г сырого органа, следует считать выходящими за пределы нормы.

Выводы

1. Для дробного определения кобальта в биологическом материале целесообразно применение нитрозо-И-соли.
2. Катионы Mn² +, Zn² +, Cd² +, Pb² + , Sb⁵ +, Sb³ +, Bi³ +. As⁵+, Hg² + , Ag²+, Al³ +, NH +, K+, Na+ и анионы Cl-, PO₄^3-, SO₄^-2 на результаты дробного определения кобальта при помощи нитро-R-соли заметного влияния не оказывают.
3. Оптимальными условиями для отделения железа и меди от кобальта с помощью купферона является рН среды меньше единицы.
4. Для обнаружения и определения кобальта в биологическом материале лучшим является метод сухого озоления.

¹ Имеются данные, показывающие, что 100 мг Fe 3 + эквитонально 4 мг Cо²+.

² Мы умышленно, брали более концентрированную НС1, так как рН раствора резко снижается при добавлении 10 мл раствора купферона за счрт обменной реакции между купфероном и соляной кислотой.

³ Приводятся данные исследований объектов, в которых найдено сравнительно высокое содержание иона кобальта.