К определению спирта способом высаливания при судебнохимических исследованиях биологического материала

Способ высаливания основан на давно известном явлении: если ке сильно разбавленный спирт насыщать поташом, наблюдается появление двух жидких фаз, двух слоев — спиртового слоя (точней, слоя алкогольгидрата— 4С₂H₅OH • Н₂О) и слоя насыщенного раствора поташа.

Мы сочли целесообразным использовать способ высаливания для судебнохимических исследований, считая, что при соответствующей методике можно достичь: а) совмещения в одном аналитическом процессе предварительных проб с основными реакциями — без затраты материала на предварительные испытания; б) повышения чувствительности основных реакций; в) сочетания отождествления алкоголя с количественной его оценкой.

Исследование слагается из четырех этапов: 1) получение отгона из частей внутренних органов или крови, 2) дефлегмация отгона, 3) высаливание алкоголя из дефлегмата и количественная оценка, 4) отождествление спирта. Разберем первые три этапа; вопросы отождествления алкоголя требуют особого обсуждения.

Получение отгона из тканей и жидкой крови

Перегонка с водяным паром является наиболее часто применяемым способом изолирования алкоголя из тканей и крови.

Среди факторов, влияющих на результаты перегонки с водяным паром, следует отметить различия в скорости пропускания пара через объект исследования. В нескольких опытах, поставленных нами (вне связи со способом высаливания), сильная струя пара вызвала потери спирта, достигавшие 25% к исходному количеству. Поток водяного пара целесообразно регулировать (винтовым зажимом) таким образом, чтобы в начале перегонки струя пара шла медленней, а затем более быстро, не допуская, однако, бурного вспенивания.

Применяя перегонку с водяным паром из навески в 200 г, мы собираем 300 мл отгона. Отгон концентрируется затем дистилляцией. Собирается 100—150 г дистиллята.

Дефлегмация отгона

Дефлегмация является очень важным этапом исследования. Обыч ньге имеющиеся в продаже дефлегматоры для данной цели мало пригод ны. Нами предложена дефлегмационная насадка (рис. 1), которая в течение нескольких лет была испытана (наряду с другими) в практической работе и оказалась наиболее пригодной. Перед дефлегмацией к дистилляту прибавляют поташ— 1 г на 1 мл дистиллята. Большее количество поташа, однако, отнюдь не помешает. Напротив, более полное насыщение поташом значительно улучшает процесс дефлегмации.

После соединения дефлегмационной насадки и холодильника (рис. 2) с приемником (рис. 3) включают нагрев. Нагрев следует регулировать таким образом, чтобы сравнительно быстро довести содержимое колбы до кипения и затем несколько уменьшить степень нагрева: в де- флегмат должно переходить возможно меньшее количество воды. Если источником тепла является электроплитка, лучше всего включать ее через регулируемое сопротивление — реостат.

При наличии алкоголя на стенках дефлегмационной насадки появляются капли, «струйки», своеобразные потеки. Нагревание продолжают до исчезновения «струек» и потеков в ловушке верхней части насадки. Нагревание на некоторое время — до охлаждения верхней части — прекращают, а затем продолжают. Вновь наблюдается появление «струек» и потеков, переходящих в холодильник. Обычно после 2—3 повторных операций включения и выключения источника тепла струйки перестают появляться или появляются в незначительном количестве и данный этап работы можно считать законченным.

Рис. 1. Дефлегмационная насадка.

Рис. 2. Холодильник.

Рис. 3. Измерительный сосуд — приемник.

Как для количественной оценки, так и для чувствительности качественных проб очень важно получить дефлегмат, содержащий по возможности меньше воды; в этом, собственно, заключается смысл дефлегмации. В сильно разбавленном водой дефлегмате при малых количествах алкоголя высаливание может не наступить или быть неполным.

Высаливание алкоголя из дефлегмата и количественная оценка

На данном этапе работы — при высаливании — качество поташа имеет немаловажное значение. При использовании технического поташа получают мутные растворы и при последующем разделении слоев алкогольгидрата и насыщенного раствора поташа граница между ними получается нечеткой. Следует применять чистый карбонат калия. Его можно получить или путем повторной перекристаллизации (с последующим высушиванием выделенных кристаллов) технического поташа, или прокаливанием чистого бикарбоната калия.

Насыщение дефлегмата карбонатом калия проводится с таким расчетом, чтобы оставался избыток нерастворившегося поташа. Следует отметить, что чем ближе водный раствор к насыщению поташом, тем медленней в нем растворяется поташ. При высаливании может получиться так, что спиртовой слой отделился от слоя раствора поташа, на дне приемника лежит нерастворившийся реактив, а между тем полного насыщения не наступило. В таком случае объем спиртового слоя мюжет оказаться значительно большим, чем он был бы при полном насыщении, и подсчет окажется ошибочным. Поэтому разделение слоев не может служить доказательством окончания высаливания. Высаливание можно считать законченным тогда, когда при дальнейшем прибавлении карбоната калия и отстаивании после перемешивания объем слоя остается неизменным. Перемешивание производится, конечно, в приемнике, плотно закрытом пробками.

Таблица 1

Высаливание спирта из различных объемов жидкости

Таблица 2

Результаты высаливания при обычном способе и интенсивном насыщении

При небольших количествах дефлегмата при насыщении карбонатом калия спиртовой слой может оказаться ниже уровня градуировки. Чтобы переместить.отсчитываемый слой алкогольгидрата выше, прибавляют небольшое количество насыщенного раствора поташа.

При отсутствии приемников указанной выше формы сбор дефлегмата и высаливание с последующим отсчетом можно осуществить и другим способом. Дефлегмат собирают в небольшую центрифужную пробирку с оттянутым носиком, откуда осторожно сливают в мерную пробирку, которую можно сделать из отрезка мерной пипетки, с делениями, запаяв один конец. Стенки центрифужной пробирки смывают небольшим количеством насыщенного раствора поташа, который присоединяют к слитому в мерную пробирку дефлегмату.

В некоторых лабораториях собирают во всех случаях одно и то же количество (5—6 мл) жидкости из-под дефлегмационной насадки. Что может получиться при таком способе, показывают результаты следующего опыта. В мерные сосуды помещали различные объемы воды. Микропипеткой отмеривали определенные количества спирта-ректификата.

После перемешивания и последующих операций высаливания измеряли объем спиртовых слоев (табл. 1).

Сбор одного и того же количества конденсата во всех случаях — безотносительно к количеству алкоголя — не оправдывает применения дефлегмационной насадки, а точность отсчета может быть перекрыта ошибкой, связанной с потерей алкоголя, растворившегося в таком большом объеме раствора поташа и не перешедшего в спиртовой слой. Введение эмпирических поправок могло бы в определенных пределах помочь делу, но такие поправки, понятно, обязательно должны быть разными для разных количеств алкоголя и различных температур.

Кажущаяся такой несложной операция высаливания требует особого внимания. Приведем пример из практики.

Проводилось исследование самогона — прозрачной, бесцветной жидкости. Высаливание производилось в нескольких пробах (по 5 мл) параллельно обычным способом, до получения нерастворяющегося избытка поташа, и более интенсивным насыщением, повторным добавлением поташа отдельными порциями в высоленный слой — дополнительно к нерастворившемуся избытку карбоната калия на дне сосуда. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Пикнометрическим определением отгона из 50 мл исследуемой жидкости установлена концентрация алкоголя — 46,88 об.%.

Преимущества и недостатки; возможности применения способа высаливания

Несомненным преимуществом способа высаливания является его простота. Единственный реактив, который совершенно необходим, — карбонат калия. Один и тот же реактив служит и для изолирования алкоголя, и для количественной его оценки. Исследования способом высаливания осуществимы в любых лабораториях.

Результат исследования определяется с наглядностью, которая гряд ли в такой же степени свойственна какому-либо иному методу. У химика, пользующегося способом высаливания, не возникает сомнений; каким бы ни был малым выделенный спиртовой слой, химик может убедиться в том, что это спирт, а не «редуцирующие вещества».

Следует предостеречь от переоценки «специфичности» способа высаливания. Высаливаться могут, кроме этилового спирта, также другие вещества. В высоленном слое могут оказаться метиловый спирт, кетоны (в том числе ацетон), некоторые эфиры. Правда, метанол высаливается из более концентрированных растворов — начиная с концентраций в 2% (этиловый — с 0,15%), но в присутствии винного спирта высаливаемость его повышается.

Каковы же недостатки метода высаливания? Первый недостаток способа связан с одним из его преимуществ. Наглядность, «зримость» результата требуют изолирования алкоголя в относительно больших количествах и, следовательно, нужны большие навески тканей или жидкой крови. Для того чтобы получить надежный количественный результат при средних, обычно встречающихся в практике экспертизы концентрациях алкоголя, нужно брать навеску не меньше 200 г. Чтобы обеспечить возможность повторного определения и повторной экспертизы, эксперт должен присылать не менее 500—600 г тканей или жидкой крови.

В некоторых случаях — при повышенных концентрациях алкоголя — можно выделить спиртовой слой при меньших, чем 150—200 г, навесках. Но опыт некоторых лабораторий (в частности, киевской), которые пытались работать с малыми навесками, показывает, что высаливания не достигалось, хотя при параллельном исследовании нитритным методом было установлено наличие спирта. К таким же результатам может привести дробление отгона для качественных и количественных определений.

Второй недостаток состоит в том, что отнюдь не при всех концентрациях алкоголя в секционном материале можно получить надежные количественные результаты: при концентрациях ниже 1—1,5% результаты нельзя назвать количественными — отклонения от истинного содержания алкоголя могут достигать 20—25%.

Третий недостаток — малая чувствительность. При концентрациях алкоголя в секционном материале ниже 0,35%о дефлегмация отгона и высаливание могут не наступить; это в значительной степени связано не только с потерями алкоголя, неизбежными в условиях, когда приходится изолировать малые количества спирта из больших объемов жидкости, но и с растворимостью спирта в растворе поташа.

Мы считаем целесообразным параллельно с исследованием тканей мозга по способу высаливания проводить количественные определения алкоголя в небольших пробах крови. Отбор небольшой пробы чистой крови (20 г) не представляет затруднений. Такую пробу легко можно поместить в герметически закрываемую склянку (например, из-под пенициллина), прибавив небольшое количество фторида натрия для предупреждения и подавления процессов гниения.

Разумеется, такие небольшие пробы исследуются нами не способом высаливания. Параллельно с исследованием тканей мозга способом высаливания мы применяем для навесок порядка 5 г метод, включающий специальную обработку биологического объекта для связывания летучих продуктов гниения и количественное определение спирта по восстановлению раствора бихромата калия в азотной кислоте при комнатной температуре. Этот метод, позволяющий определять не только большие, но и любые концентрации алкоголя, введен нами в практику одновременно со способом высаливания, поскольку было ясно, что способ высаливания не может быть основным методом количественного определения спирта.

Способ высаливания может оказаться незаменимым в условиях, когда по тем или иным причинам невозможно отобрать и доставить пробу крови. Он является наиболее простым и доступным способом количественной оценки, когда экспертиза решает вопрос об отравлении алкоголем, т.е. при сравнительно высоких концентрациях алкоголя в больших навесках секционного материала. Он не может и не должен быть единственным методом судебнохимического исследования на алкоголь. Наряду с простым способом высаливания лаборатории должны освоить и использовать также -более сложные, но и более точные, более чувствительные методы определения спирта.