Спектральные методы в химико-токсикологическом анализе (стр. 4 )

d)  обусловленные переходами электронов с первого возбужденного уровня на второй.

2. Преимущества дифракционной решетки как диспергирующего элемента перед

призмой:

a)  механическая прочность;

b)  высокая разрешающая способность;

c)  термостойкость.

3. Наивысшую температуру имеет пламя:

a)  закись азота - ацетилен;

b)  воздушно-ацетиленовая смесь;

c)  газовая горелка, использующая природный газ;

d)  водородно-кислородное.

4. Качественный спектральный анализ основан на определении параметра спектрограммы:

a)  количество атомов, находящихся в возбужденном состоянии;

b)  расстояние между спектральными линиями примеси и основы исследуемого образца;

c)  длина волны спектральных линий;

d)  контрастность изображений спектральных линий.

5. Основная роль источника излучения:

) расплавление пробы;

a)  возбуждение атомов и ионов;

b)  диссоциация молекул;

c)  освещение щели спектрографа.

6. К ультрафиолетовой части спектра относится область длин волн (нм):

a)  400 - 800;

b)  180 - 400;

c)  0,1 - 10;

d)  800 - 1000.

7. Функция диспергирующего элемента в спектрографе:

)  служит для фокусировки излучения;

a)  служит конденсором;

b)  регистрирует спектр;

c)  разлагает излучение по длинам волн.

8. Интенсивность (I) спектральной линии связана с концентрацией (С) (а, в, К – коэффициенты):

)  I = K/C;

a)  I = aCв;

b)  I = KC;

c)  I= a lgC.

9. Длина волны света связана с энергией кванта:

)  прямо пропорционально;

a)  не зависит от энергии;

b)  обратно пропорционально;

c)  зависит только в видимой области спектра.

10. Квантометры (полихроматоры) – это спектральные приборы, позволяющие:

)  быстро сканировать по всему спектру;

a)  определять одновременно несколько элементов;

b)  получить излучение света отдельными квантами;

c)  менять ширину входной щели.

12. Монохроматоры – это спектральные приборы, позволяющие

)  использовать только призму для разложения излучения в спектр;

a)  выделять только узкий участок спектра;

b)  использовать несколько выходных щелей;

c)  использовать источники возбуждения, дающие монохроматическое излучение.

II. Семинар «Основные принципы атомной спектрометрии. Способы минерализации биологических материалов при элементном анализе».

Вопросы для обсуждения на семинаре:

Основной принцип атомной спектрометрии. Схемы переходов электрона на атомных орбиталях. Что такое индуктивно-связанная плазма? Какие источники возбуждения атома используют в АЭС? Разрешающая способность измерительного прибора на примере АЭС-ИСП. Монохроматор и полихроматор: основное предназначение, сходство и отличие. Способы регистрации спектров в атомной спектрометрии. Валидационные характеристики методов ААС и АЭС-ИСП. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрометра. Разновидности атомизаторов в ААС. Требования, предъявляемые к пламенным атомизаторам. Достоинства и недостатки электротермических атомизаторов? Способы пробоподготовки биообъекта для проведения атомной спектрометрии. Виды минерализации.

III. Лабораторная работа «Определение цинка в волосах человека методом ААС».

1. Пробоподготовка образцов волос для ААС.

Методы пробоподготовки биопроб к анализу для определения их элементного состава заключаются в разрушении биологического материал. Это достигается путем «сухой» или «мокрой» минерализации. «Сухая» минерализация - это высокотемпературное «озоление» биоматериала, в результате которой образуется сухой остаток твердых оксидов металлов и амфотерных элементов («зола»). «Мокрая» минерализация – это окисление биоматрицы с использованием растворов веществ-окислителей (HNO3, H2SO4, HClO4, H2O2, KMnO4). В обоих случаях биологическая матрица (Б) окисляется до газообразных оксидов углерода и серы, воды, азота и др. Одновременно происходит образование твердых оксидов, содержащих определяемый металл или амфотерный элемент (ЭхОy):

Процесс минерализации анализируемой биопробы сопровождается ее концентрированием, т. к. из большой навески биоматериала образуется остаток (раствор или твердый остаток), преимущественно содержащий определяемый элемент (элементы). После растворения или разведения полученного в результате минерализации остатка аликвота полученного раствора вводится в тот или иной анализатор, например, в атомно-абсорбционный спектрометр.

При анализе кожи, ногтей, волос целесообразно использовать «сухое» озоление, что позволяет получить минимальный объем пробы с высоким содержанием металлов или амфотерных элементов. Термическое разложение (сухую минерализацию) волос проводят в кварцевых тиглях. Кварц достаточно инертен, не выделяет в пробу загрязнений и не сорбирует определяемые элементы.

Точную навеску волос (волосы не требуют предварительного высушивания до постоянной массы) помещают в кварцевые тигли и озоляют в муфельной печи при 400±2ºC в течение 15-30 мин (в зависимости от массы пробы). После охлаждения тигля определяют массу образовавшейся золы. Содержимое охлажденных тиглей смачивают концентрированной азотной кислотой (НNO3) с добавлением нескольких капель 30% пероксида водорода (H2O2), подсушивают на электроплитке с асбестовым покрытием и снова прокаливают в муфельной печи в течение 30-40 минут при 400ºC. Если в пробе остаются темные вкрапления (частички углерода или карбидов металлов) процесс повторют до образования серого, почти белого остатка. Для перевода пробы в раствор содержимое тигля растворяют в 2 мл концентрированной НNO3, упаривают на водяной бане до «мокрых солей», затем остаток растворяют при нагревании в 5 мл 1 моль/л НNO3. Количественно переносят содержимое тигля в мерную колбу или пробирку (объемом 10 или 25 мл), промывая тигель дистиллированной водой, объем доводят до метки водой. Если процесс деструкции биоматериала прошел до конца, то раствор в мерной колбе представляет собой прозрачную и бесцветную жидкость. Параллельно с исследуемой пробой готовят контрольную пробу на реактивы (все вещества и операции как для анализируемой пробы, за исключением осадка в тигле).

Содержание металла в пробе определяют с помощью калибровочной кривой, для построения которой используют стандартные образцы (СО) - водные растворы цинка хлорида. Стандартные растворы готовят с добавлением азотной кислоты, которая использовалась для получения конечного раствора анализируемой пробы – 1 моль/л HNO3. Серия калибровочных растворов состоит из 6 растворов с концентрацией цинка: 0,4, 0,8, 1,2, 1,6, 2,0 мкг/кг. Сначала готовят раствор с большей концентрацией (2 мкг/мл), а затем получают рабочие калибровочные растворы путем последовательного разбавления исходного. Калибровочную прямую проводят. осуществляя автоматическую линеаризацию, например в программе Origine (рис. 13. 4).

Рис. 13.4. Калибровочный график для определения цинка в волосах, полученный с использованием стандартного образца (СО) соли цинка

Анализ исследуемых растворов проводят при следующих настройках атомно-абсорбционного спектрометра (например, AAS30):

Лампа с полым катодом – цинковая

Длина волны (Zn) – 213,9 нм

Щель монохроматора – 0,2 мм;

Ток для лампы – 5А;

Пламя – ацетилен/воздух (расход: 90/650 л/ч);

Режим – однолучевой;

Режим индикации – концентрация.

Результаты измерений внесите в таблицу:

№ образца волос	Масса волос до озолени, мг	Масса сухого остатка после озоления, мг	Объем раствора, мл	Концентрация цинка в пробе (показания прибора), мкг/мл	Концентр. Zn в образце волос, мкг/г	Относительная ошибка среднего результата При доверительной вероятности Р=0.95
Контрольная проба	-	-	25
1			25
…			25
5			25

Литература

0.  Материалы лекций.

0.  Токсикологическая химия: учебник для вузов / под ред. . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. – С. 217-238.

0.  , Макаренко спектрального анализа в судебной медицине.-М.: МНПП ЭСИ.- 1994.-360 с.

0.  Дробышев атомного спектрального анализа.-С-Пб.: СПб Университет.- 2000. 314 с.

0.  Аналитическая атомно-абсорбционная спектрокопия.- М.: Мир.- 1976. 358 с.

0.  Брицке -абсорбционный спектрохимический анализ. - М.: Химия. - 1982. 224 с.

3. Применение хроматографических методов в

химико-токсикологическом анализе

Структура занятия

I. Входной тест по теме занятия.

II. Лабораторная работа «Определение никотиновой кислоты методом хроматографии в тонком слое сорбента».

III. Лабораторная работа «Определение содержания гемцитабина в лиофилизированном порошке методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)».

Целевые задачи:

- ознакомиться с классификацией хроматографических методов анализа;

- изучить методику проведения хроматографирования в тонком слое;

- освоить принципы, лежащие в основе определения ксенобиотиков методом высоко-эффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Краткое теоретическое введение

Хроматографией называется разделение веществ, основанное на распределении компонентов смеси между неподвижной (стационарной) и подвижной (мобильной) фазами.