Повышение чувствительности метода высаливания при определении этилового спирта в трупном материале

Принятый в судебнохимической практике нитритный метод определения этилового спирта сложен, требует проведения дополнительных перегонок отгона для производства качественных реакций на этанол и недостаточно специфичен. Не лишены существенных недостатков и другие методы, основанные на окислении этилового спирта бихроматом или перманганатом калия.

В связи с этим в некоторых лабораториях начали применять метол высаливания. Этот метод имеет ряд преимуществ: простота выполнения, наглядность при оценке количества определяемого алкоголя, повышение чувствительности основных реакций на этиловый спирт.

Но до настоящего времени вопрос о границах применимости этого метода остается нерешенным. А.И. Гринберг считает, что при концентрации этилового спирта в секционном материале ниже 0,35%о методом высаливания алкоголь не определяется, а при концентрации от 0,35 до 1,5% о результаты определения не могут считаться количественными — ошибка определения достигает 20—25%. Такая низкая чувствительность метода высаливания не может удовлетворить требований судебномедицинской практики, для которой имеют значение концентрации в объектах этилового спирта от 0,3—0,4 до 1,5% (В.И. Прозоровский, Н.Н. Ачеркан и Б.Д. Левченков, М.И. Авдеев).

Целью настоящей работы является разработка условий для проведения отдельных операций метода высаливания с таким расчетом, чтобы последний мог обеспечить количественное определение этилового спирта в секционном материале при любых имеющих судебномедицинское значение концентрациях алкоголя. Мы исходили из того, что в отгоне, полученном из навески секционного материала после перегонки с водяным паром, алкоголь собирается количественно.

Приводим предлагаемую нами методику.

Перегонка с водяным паром. В схему прибора для перегонки, приведенную в учебнике М.Д. Швайковой «Судебная химия», мы внесли следующие изменения: 1) в качестве парообразователя применили коническую колбу емкостью 750 мл, в которую помещали запаянные с одного конца 5—6 стеклянных капилляров длиной по 10 см; 2) между перегонной колбой и холодильником установили насадку Кьельдаля; 3) водяную баню под перегонной колбой заменили электрическом суховоздушной баней с температурой нагрева 100—130°. Приемником служила коническая колба емкостью 500 мл; она же в дальнейшем служила отгонной колбой при дефлегмировании. Приемник помещали в баню с холодной водой.

Тщательно размельчали, смешивали с дистиллированной водой до густоты кашицы 100—150 г объекта и помещали в колбу Кьельдаля емкостью 500 мл. В колбу вносили 0,5—1 г парафина. Горлышко ее закрывали пробкой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставляли паропроводящую трубку, в другое — насадку Кьельдаля. Последнюю соединяли в стык с согнутой под прямым углом стеклянной трубкой, которую соединяли при помощи пробки с холодильником. Суховоздушную баню включали одновременно с подключением уже работающего парообразователя. Перегонка длилась 1 час. Отгона собирали 200 мл.

Дефлегмация отгона. Для дефлегмирования отгона мы сконструировали колонку-дефлегматор. Прибор испытан в практической работе на протяжении нескольких лет. Он позволяет при однократной дефлегмации отгона собирать максимальное количество этилового спирта в минимальном объеме дефлегмата.

Колонка-дефлегматор (рис. 1) состоит из двух стеклянных трубок, вставленных одна в другую. Между трубками имеется кольцевой зазор шириной в 1 мм — рабочее пространство колонки. Внутренняя трубка (1) с обоих концов запаяна, по поверхности трубки наплавлены капельки стекла для центрирования ее в наружной трубке (2). Наружная трубка в нижней части по диаметру имеет два вдав-ления (внутрь) для поддерживания внутренней трубки, а в верхней части — отводную паропроводящую трубку (3). В верхней части: наружной трубки, имеется резервуар для воды — конденсатор (4). В средней части наружной трубки имеется кожух с двумя штуцерами — водяная термоизоляционная рубашка (5), соединенными между собой резиновым шлангом. Рубашку наполняли водой до уровня верхнего штуцера. В конденсатор наливали воду до уровня на 0,5 см ниже верхней линии внутренней трубки.

Рис. 1. Колонка-дефлегматор. с холо- дильником и приемником.
1 — внутренняя трубка; 2 — наружная трубка; 3 — пароотводящая трубка; 4 — конденсатор; 5 — термоизоляционный кожух; 6 — открытый бестубусный холодильник; 7 — приемник — измерительный прибор для дефлегмата.

Рис. 2. Прибор для высаливания и отсчета объема высоленного спиртового слоя.
1 — градуированная цилиндрическая пробирка; 2 — измерительная трубка; 3 — поршень: 4 — колпачок.

После соединения колонки-дефлегматора с холодильником (6), приемником (7), помещенным в стакан с холодной водой (лучше со льдом), установки термометра и подключения колбы с отгоном, в которую предварительно вносили 0,2 г талька, включали нагрев на голом

огне газовой горелки с дисковой насадкой. В случае применения электрической плитки, ее устанавливают на некотором расстоянии от дна колбы; интенсивность нагрева регулируют изменением расстояния. Нагревают сначала интенсивно, чтобы быстрее довести отгон до кипения, а затем слабее, наблюдая медленное продвижение пара вверх по колонке, которое при наличии спирта будет проявляться в образовании сопровождающей пар подвижной зоны характерных капелек, струек и потеков. В результате массообмена между стекающим конденсатом (флегмой) и паром последний обогащается низкокипящим компонентом (спиртом). Параллельно с этим увеличивается и зона струек. Наибольшего значения зона струек достигает при подходе к конденсатору. В это время можно делать предварительное суждение о количестве спирта в отгоне. После прохождения пара через зону конденсатора пар настолько обогащается спиртом, что часто отбор первых порций дефлегмата проходит при показании термометра на температуре кипения азеотропной смеси спирт — вода. Этот факт может служить дополнительным качественным показателем о наличии этилового спирта в отгоне. При количествах алкоголя в отгоне меньше 60 мг азеотропной точки может не наблюдаться, но поступление дефлегмата в холодильник при температуре ниже 100° уже будет являться предварительным указанием на возможное присутствие этилового спирта.

Успех количественного получения спирта в минимальном объеме дефлегмата зависит от соблюдения следующих условий. 1. Отгон должен кипеть спокойно без толчков. 2. Не допускать «захлебывания» колонки, которое может возникнуть при излишне сильном нагреве колбы с отгоном. 3. Пар должен продвигаться по колонке медленно, отбор дефлегмата производится со скоростью 2—3 капель в минуту.

4. Получать дефлегмат следует в 4—5 приемов. Указанный в п. 3 режим работы колонки соблюдают до тех пор, пока температура в зоне отводной паропроводящей трубки не поднимается до 96—98^э. После этого нагрев несколько уменьшают, поступление дефлегмата в приёмник прекращается, показание термометра падает до 40—50°. Последующие 3—4 этапа дефлегмации проводят при соблюдении прежнего режима работы колонки-дефлегматора, но при ограничивающем верхнем пределе температуры 99—100°. Моментом, указывающим на окончание дефлегмации, следует считать отсутствие на стенках холодильника характерных для спирта капель и струек. Объем полученного дефлегмата будет обусловливаться содержанием спирта в отгоне и определяться режимом процесса дефлегмации. Минимальным объемом для дефлегмата следует принять объем, равный 2 мл; максимальным — 3—3,5 мл.

Объем дефлегмата определяем в приемнике — измерительном приборе для дефлегмата с максимальной допустимой погрешностью 0,01 мл. Точно 1 мл дефлегмата набираем в цилиндрическую пробирку прибор а для высаливания (рис. 2, 1). С Остатком дефлегмата произво-дим реакции на исключение посторонних -продуктов, способных высаливаться карбонатом калия, и доказательные реакции на этиловый спирт. В случае отсутствия в дефлегмате посторонних продуктов приступаем к высаливанию этилового спирта в отобранной пробе дефлегмата и количественной его оценке¹. В противном случае отобранная проба дефлегмата используется для количественного определения этилового спирта другим подходящим методом.

Возможность замены в ходе' определения метода высаливания другим методом исключает необходимость дополнительной перегонки с водяным паром и непроизводительного расходования биологического материала.

Высаливание спирта. Для высаливании Спирта мы сконструировали прибор (рис. 2), состоящий из градуированной цилиндрической пробирки (1), измерительной трубки (2) с поршнем (3) и колпачка (4). Измерительную трубку можно изготовить из отрезка градуированной части проверенной пипетки емкостью в 1 мл. Один конец измерительной трубки слегка, развернут, что обеспечивает надежность крепления поршня на измерительной трубке. Поршень изготовлен из резиновой пробки № 10, которая имеет форму прямого усеченного кругового конуса с конусообразной выемкой в основании. По оси поршня имеется отверстие, которое в нижней части поршня соответствует внутреннему диаметру измерительной трубки, а в верхней ’ части — наружному. Поршень надевают на слегка развернутый конец измерительной трубки и закрепляют на ней несколькими витками нитки или тонкой проволоки. Колпачок — небольшая резиновая пробка с несквозным отверстием по оси, позволяющим плотно надевать ее на измерительную трубку прибора.

Таблица 1

Высаливание спирта из растворов различной концентрации

Высаливание производим при 17—20° путем насыщения дефЛегмата мелко гранулированным карбонатом калия марки «чистый». К 1 мл дефлегмата в пробирке прибора прибавляем 1,3 г карбоната калия. Боковую поверхность поршня смачиваем дистиллированной водой и плавно вводим его в пробирку прибора, не доводя до поверхности жидкости на 0,5—1 см. На измерительную трубку надеваем, колпачок. Удерживая пробирку за верхнюю часть и слегка ударяя пальцем по нижней ее части в течение 10 минут, добиваемся насыщения дефлегмата карбонатом калия. Центрифугируем на ручной центрифуге. При наличии спирта наблюдается расслоение жидкости. Объем высоленного спиртового слоя можно приблизительно определить по делениям пробирки прибора. Точно объем высоленного спиртового слоя определяем в измерительной трубке. Снимаем колпачок с измерительной трубки и плавно опускаем поршень глубже в пробирку. Высоленный спиртовой слой при этом вытесняется в измерительную трубку. Надеваем колпачок и‘ центрифугируем. Устанавливаем нижний мениск высоленного спиртового слоя на ближайшее находящееся под мениском деление измерительной трубки и производим отсчет объема высоленного спиртового слоя с точностью до 0,001 мл. Объем высоленного спиртового слоя берем как среднеарифметическое 3—4 таких отсчетов.

Количественная оценка этилового спирта. Изучение зависимости объема высоленного спиртового слоя от концентрации спирта в растворе показало, что с увеличением концентрации спирта объем высоленного спиртового слоя пропорционально увеличивается.

Для построения калибровочной кривой был приготовлен в термостатических условиях при 20° стандартный раствор этилового спирта с содержанием этанола 0,3051 г/мл.

К различным объемам стандартного раствора от 0,06 до 1 мл прибавляли дистиллированную воду с таким расчетом, чтобы общий объем смеси был равен 1 мл. Спирт из полученных растворов высаливали по описанной выше методике. Объемы высоленного спиртового слоя, соответствующие определенным количествам взятого объема стандартного раствора, приведены в табл. 1.

Рис. 3. Калибровочная кривая для отсчета объема стандартного pacтвор спирта по объему высоленного спиртового слоя.

На основании данных табл. 1 строим калибровочную кривую (рис. 3). Прямолинейность зависимости между объемами высоленного спиртового слоя и объемами стандартного раствора спирта позволяют выразить ее уравнением:

• где ύ_b— объем высоленного спиртового слоя в миллиметрах; ύ_c— объем стандартного раствора спирта в 1 мл высаливаемого раствора; ύ₀ — отрезок на оси абсцисс от начала координат до пересечения ее с кривой, который отвечает объему стандратного раствора, теряемому в результате растворимости этилового спирта в растворе карбоната калия; α—угол наклона кривой к оси абсцисс.

Подстановка данных табл. 1 в уравнение (1) дает возможность определить Vo=0,0248 и tga=0,412². После преобразования уравнения (1), подстановки соответствующих значений для ύ₀ и tga и умножения левой и правой части уравнения на 0,3051 получаем формулу для расчета наличия этилового спирта в 1 мл высаливаемого раствора спирта:

• где g — вес этилового спирта в граммах; ύ_b — объем высоленного спиртового слоя в миллилитрах.

Содержание этилового спирта в секционном материале вычисляем по формуле:

• где Р — содержание спирта в промилле; А — навеска секционного материала в граммах; ύ_b — объем, высоленного спиртового слоя из 1 мл дефлегмата в миллилитрах; ύ_g — объем дефлегмата в миллилитрах.

Предлагаемая методика концентрирования, высаливания и расчета количества этилового спирта была проверена на водных растворах его. Растворы этилового спирта готовились с таким расчетом, чтобы последние воспроизводили примерную картину отгона из секционного материала с минимальными и средними концентрациями спирта. Результаты определения этанола в этих растворах приведены в табл. 2.

В подтверждение возможности количественного определения этилового спирта минимальных концентраций в секционном материале нами неоднократно производились исследования следующего характера. К 150 г мозга из трупа., не содержащего этилового спирта, прибавляли по 0,1—0,2 мл стандартного раствора и- производили определение алкоголя по описанной выше методике. Результаты приведены в табл. 3.

Данные табл. 2 и 3 позволяют прийти к выводу, что методом высаливания можно довольно точно определять этиловый алкоголь в секционном материале при концентрации последнего до 0,2‰.

Таблица 2

Результаты определения этилового спирта в водных растворах

Ошибка количественного определения алкоголя

Ошибка количественного определения этилового спирта в секционном материале методом высаливания заключается в погрешностях, при выполнении .отдельных операций, к ним относятся:

1) потеря спирта при перегонке с водяным паром; 2) недонасыщение дефлегмата карбонатом калия; 3) потеря спирта при дефлегмации отгона; 4) неточность отсчета объема дефлегмата и высоленного спиртового слоя. Первые три вида погрешности учету не поддаются, и предупредить их можно лишь строгим соблюдением режима проведения соответствующей операции.

Погрешность, обусловленная неточностью отсчетов объемов дефлегмата и высоленного спиртового слоя, может быть приблизительно учтена и условно принята за ошибку определения алкоголя. Ее можно выразить уравнением:

где Р — относительная ошибка количественного определения алкоголя в процентах; Р_е — ошибка определения объема дефлегмата в процентах; Рь — ошибка высаливания в процентах, обусловленная погрешностью отсчета высоленного спиртового слоя.

Рассмотрим возможности учета этих ошибок.

1. Погрешность в отсчете объема дефлегмата будет определяться классом точности измерительного сосуда, которым в данном случае служит приемник для дефлегмата. Его можно изготовить из проверенной градуированной 5 мл пипетки. Максимальная допустимая погрешность этого класса приборов равна 0,01 мл (И.М. Коренман). Следовательно, при измерении объема дефлегмата в 2 мл максимальная ошибка определения может быть равной 0,5%.
2. Ошибка высаливания может быть рассчитана по одной из приведенных ниже формул, которые выведены нами на основании уравнения (2).

Таблица 3

Результаты определения этилового спирта в секционом материале

• где P_b — ошибка высаливания в процентах; H—ошибка отсчета объема высоленного спиртового слоя в миллилитрах, V_b — объем высоленного спиртового слоя в миллилитрах, полученного при насыщении 1 мл дефлегмата карбонатом калия; 0,0102 — постоянная величина, показывающая, какой объем высоленного спиртового слоя мы теряем вследствие растворимости спирта в насыщенном растворе карбоната калия.

• где P_b — ошибка высаливания в процентах; H — ошибка отсчета объема высоленного спиртового слоя в миллилитрах; V_g —-объем дефлегмата в миллилитрах; Р —крнцентрация этиловогб спирта на секционном материале в промилле; 74,05 • 10³ — коэффициент.

Погрешность отсчета объема высоленного спиртового слоя принимаем равной 0,001 мл, если мениски высоленного спиртового слоя четкие. В случае, когда на границе раздела высоленного спиртового слоя и раствора карбоната калия наблюдается пленка из твердых частиц загрязнения карбоната калия, следует учесть толщину ее и соответственно брать большее значение для ошибки отсчета объема высоленного спиртового слоя.

Несмотря на то что расчетная ошибка определения алкоголя небольшая, в отдельных случаях она может иметь известное значение при анализе судебномедицинским экспертом данных судебнохимического исследования. Поэтому нам кажется, что эту ошибку судебный химик должен приводить в заключении исследования на алкоголь.

Выводы

1. Предложенный нами модифицированный метод высаливания позволяет производить количественное определение этилового спирта на секционном материале с концентрациями в нем алкоголя от 0,2%о и выше.
2. Настоящий метод можно применять только для материала, не содержащего летучих продуктов, способных высаливаться карбонатом калия.
3. Для обеспечения достаточной точности определения этилового спирта в секционном материале нами предложены модифицированные приборы: а) устройство, позволяющее однократной дефлегмацией отгона получать максимальное количество алкоголя в минимальном объеме; б) прибор для высаливания и точного измерения объема высоленного спиртового слоя.
4. В результате анализа полученных экспериментальных данных нами предложены как расчетные - формулы. вычисления содержания спирта по данным высаливания, так и расчетные формулы для учета возможной ошибки высаливания и условий их применения.
5. Предлагаемый модифицированный метод высаливания позволяет в более широких диапазонах устанавливать количественное содержание этилового спирта в секционном материале по сравнению с существующим методом; он является наиболее простым, общедоступным и может быть рекомендован для широкого применения в практике.

¹ Высаливание может предшествовать проведению реакций на исключение посторонних продуктов в том случае, когда в дефлегмате предполагается наличие спирта больше 30 мг/мл. Отсутствие посторонних продуктов доказывается идентичностью коэффициентов преломления высоленных спиртовых слоев дефлегмата и контроля — раствора этилового спирта. Остаток дефлегмата будет являться резервом на случай необходимости в проведении дополнительного определения спирта другим методом.

² Значения для Vo и tga найдены для стандартного раствора с содержанием этилового спирта 0,3051 г/мл; для других концентраций этилового спирта в стандартном растворе Vo и tga будут иными, При высаливании спирта из растворов с концентрациями от 0,76 до 40% этанола Vo и tga можно принять за постоянные величины.

Прим. [Судебно-медицинская экспертиза. 1962. №4. С.58.]

Опечатка

В № 1 журнала за 1962 г. в статье В.В. Кравченко «Повышение чувствительности методом высаливания при определении этилового спирта в трупном материале» по вине автора допущены ошибки: