CC BY
32
Практическое руководство по обследованию вентиляции, 1934.—10. А. П. Соколов, Записки Русского бальнеологического общества в Пятигорске, т. VI, № 16,. 1904.—11. И. А. Абрикосов, Курортно-санаторное дело, № 1, 1929. —12. Л. Н. Богоявленский, Проблемы ионофикации, т. III, стр. 492, 1934.—13. Ф. Дессауэр,. Ионизированный воздух и его физиологическое действие, 1932.—14. В. А. Я к о в е н-к о, Профилактическая медицина, № 1, 1936.—15. А. Шмаус и А. Виганд, Атмосфера как коллоид, 1933.—16. А. А. М и и х, Врачебная газета, № 3, 1935.— 17. С. Dor no, Licht u. luft des Hochgebirges, Braunschw., 1911.—18. К и n о w, Ztschr. {.Hygiene, В. 80, H. 3, S. 485, 1915.-19. К о r f f-P e t e r s e п., Ibidem, S. 505,— 20. C. Iaglou, L. Benjamin, J. Choate, American Society of Heating and Ventilating Engineers, October, 1931,—21. C. Iaglou, L. Benjamin, Heating, Tiping and Air Conditioning, J. 25, Januar, 1934.
Доц. С. M. БЕЛЕНЬКИЙ и химик В. М. ПРИХНЯ (Баку)
Количественное определение свинца и меди в пищевых продуктах с помощью дитизона
Из санитарно-гигиенической лаборатории Бакинского здравотдела
В иностранной периодической печати за последние годы опубликован ряд работ, посвященных использованию дифинилтиокарбазона (дитизона) в качестве реагента на свинец и медь в биологических материалах. Этот реактив настолько чувствителен, что позволяет обнаруживать металлы в количестве нескольких гамм (гамма =0,001 мг). Однако, несмотря на ряд преимуществ по -сравнению с другими методами (чувствительность, простота в работе, быстрота определения и т. д.), дитизоновый метод до сих пор в СССР практически не применяется.
Исключительная чувствительность реактива дает возможность количественно определить тяжелые металлы в маленьких навесках исследуемого вещества, что значительно сокращает время разрушения органической части. Вместо обычно применяемой навески в 40—50 г для разрушения при применении дитизона достаточно 2—10 г.
Наша лаборатория провела работу по проверке возможности количественного определения свинца и меди как раздельно, так и при совместном их присутствии в разных пищевых продуктах с помощьк> дитизона.
Ввиду полного отсутствия литературы на русском языке по применению ди-тизонового метода, мы считаем целесообразным дать подробное описание работ с ним.
Дитизон может быть легко изготовлен в любой лаборатории из отечественных реактивов.
Изготовленный нами дитизон (по методу, описанному Фишером и Либом) вполне оправдал себя в работе. Свинец определялся по модифицированному методу Фишера-Леопольди, предложенному Винтером, Робинзоном и др., а медь — по методу Фишера-Леопольди. При совместном присутствии свинца и меди мы применили предварительный микроэлектролиз для отделения меди от свинца» Если количество меди не очень мало, то можно воспользоваться для колориметрического определения ее K«Fe(CN)« в присутствии NH«C1 и СНз COONHt.
Применение дитизона (дифинилтиокарбазона) для определения тяжелых металлов основываясь на его способности образовывать с тяжелыми металлами окрашенные внутрикомплексные соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях, как CHCls, CCI» и др. Свободный дитизон нерастворим в воде и в разбавленной кислоте, но хорошо растворяется в четыреххлористом углероде или хлороформе, окрашивая растворы в зеленый цвет. Разбавленный раствор аммиака также растворяет дитизон и извлекает его-из раствора СНС1з или CCI», окрашиваясь в коричневый цвет. Прибавление лимоннокислого аммония уменьшает растворимость дитизона в растворе аммиака.
Исходными соединениями для получения дитизона (дифинилтиокарбазона) являются фенилгидразин и сероуглерод.
/ NH — NH — С6Нб
\N = N—С6Н5
К слабому раствору фенилгидразина в очищенном этиодовом эфире добавляется небольшими порциями сероуглерод до прекращения выделения кристаллов (C«H5.NH.NHj),CS.
Реакция экзотермическая. Кристаллы отфильтровываются и промываются на фильтре эфиром до получения бесцветного эфира. Отмытые кристаллы отжимаются и сушатся на воздухе.
Полученное вещество плавится при 96—97°. При температуре в 100—105° (на масляной бане) через расплавленную массу его пропускается ток углекислого газа для более быстрого удаления выделяющегося при плавлении HaS. Конец реакции можно установить с помощью красной лакмусовой бумажки. Посинение лакмуса указывает на начавшееся выделение аммиака, т. е. на конец реакции. Кроме этого, затвердение массы при температуре 100—109° тоже указывает на конец реакции. Продукт получается почти бесцветный. Появление темного окрашивания указывает на начавшееся разложение его. Охлажденная масса' растирается и извлекается небольшим количеством спирта. Полученный дифинилтиокар-базит выкристаллизовывают из горячего спирта (избегая продожительного кипячения). При этом дифинилтиокарбазит выделяется в виде бесцветных призм, легко окисляющихся на воздухе. Дифинилтиокарбазид кипятят с 10*/» спиртовым раствором едкого кали в течение 10—15 минут для превращения его в дифинилтиокар-базон. При этом все переходит в раствор за исключением небольшого количества смолы. Из отфильтрованного тёмнокрасного раствора после прибавления VI» раствора HsSO» выделяется дифинилтиокарбазон (дитизон) в виде сине-черных хлопьев. , 1
Полученный дитизон нуждается в очистке, которая производится следующим образом. Слабый раствор дитизона в хлороформе (0,25?/о) обрабатывается несколько раз большими количествами 0,5°/о NH, ОН. По удалении хлороформного олоя водный слой нейтрализуется по лакмусу 10*/» H2SO и выделенный при этом дитизон экстрагируется хлороформом. Раствор дитизона в хлороформе необходимо хранить в склянке из коричневого стекла.
Определение свинца
Свинец определялся по модифицированному методу Фишера-Леопольди.
Свинцовые соли с дитизоном, растворенным в хлороформе, образуют в нейтральном или щелочном растворе сильно окрашенные в вишнево-красный цвет соединения, растворимые в хлороформе.
Для определения свинца необходимы следующие реактивы: а) чистый хлороформ (продажный СНС1з обрабатывается концентрированной НзБО«, промывается слабым раствором соды, отмывается дестиллированной водой и отгоняется); Ь) раствор дитизона в СНС1з (10 мг в 400 мл); с) 5*/» раствор КСГ4; <1) 5»/• раствор лимонной кислоты, нейтрализованный до щелочной реакции МН»ОН.
Раствор I (свободный от свинца). 30 мл раствора «С», 15 мл раствора Б, 5 мл концентрации N^04 и 450 мл дестиллированной воды (дестиллированная вода во всех случаях применялась дважды перегнанная).
Раствор II (свободный от свинца). 10 мл раствора С, 5 мл концентрации ЫН«ОН и 500 мл дестиллированной воды.
Для получения стандартного свинцового раствора растворяют 1,5985 г перекристаллизованного РЬ (N03)3 в 100 мл 0,1*/» (азотной кислоты), 1 мл такого раствора, равный 0,01 мг свинца, разбавляют 0,5 мл этого раствора до 500 мл дестиллированной водой (1 мл раве»? 0,01 мг' свинца).
Проверка растворов I и II на отсутствие свинца. 20 мл раствора I помещают в делительную воронку, прибавляют 1 мл дитизона и 15 ил хлороформа, энергично встряхивают и оставляют стоять на некоторое время для разделения слоев. Если хлороформный слой при этом окрасился в красный щвет, а водный слой остался бесцветным, нужно повторять обработку раствором дитизона до тех пор, пока хлороформный слой не станет бесцветным или Ьлегка зеленоватым.
Раствор II очищают так же, как и раствор I. К раствору Л нужно прибавить дитизона не больше, чем требуется для отделения всего свинца. Водный слой должен иметь только слабую коричневую окраску, исчезающую после нескольких часов стояния. Раствором II нельзя пользоваться до тех пор, пока он не станет бесцветным.
Для экстрагирования свинца из образцов к нейтральному раствору, содержащему свинец (в делительной воронке), прибавляют 15 мл раствора I. Туда же прибавляют из бюретки л<> 1 мл раствора Дитизона в хлороформе каждый раз энергично встряхивая в течение 15—30 секунд так, чтобы слой хлороформа и водный • разделялись в несколько секунд. Нижний хлороформный слои
должен иметь пурпурней цвет, указывающий на избыток дитизона. К раствору из бюретки прибавляют СНС1» с таким расчетом, чтобы суммарный объем раствора дитизона и СНС1з был точно 20 мл. Снова энергично взбалтывают и оставляют для разделения слоев. Хлороформ необходимо тщательно отделять с поверхности водного слоя и стенок воронки.
Для удаления избытка дитизона хлороформная вытяжка переводится в другую воронку, с которой находится 20 мл раствора II. Энергично встряхивают, оставляют стоять для разделения слоев точно так же, как это делалось в отношении раствора I. Экстрагирование раствором II повторяют до тех пор, пока верхний водный слой не станет практически бесцветным, что указывает на отсутствие избытка дитизона.
Канал крана делительной воронки должен быть заполнен хлороформным слоем. Ватой удаляется влага из отвода воронки.
Прозрачная или слегка мутная хлороформная вытяжка спускается в сухую пробирку с притертой пробкой. Образующаяся на границе двух фаз эмульсия не спускается в пробирку и для компенсации потерь хлороформ прибавлять не следует.
Содержание свинца в полученном растворе определяется колориметрически сравнением со стандартным раствором свинец-дитизонового соединения в хлоро-
• форме. Стандартный раствор, содержащий 0,0150 мг свинца, обрабатывается аналогично исследуемому. Мы пользовались колориметром Дюбоска.
Нами были приготовлены 4 серии свинцовых растворов, содержащих 0,0025; 0,005; 0,0100; 0,0150; 0,0200; 0,0250; 0,0300 ; 0,0350; 0,0400 мг свинца.
В качестве стандарта брался раствор, содержащий 0,0150 мг свинца; высота столба колориметра для стандарта была 15 мм.
Результаты колориметрических измерений представлены графически на рис. 1.
При пользовании колориметром Дюбоска не удается определить свинец в количестве, меньше'м 0,0025 мг в 20 мл раствора.
Чрезвычайно высокая чувствительность реактива вызывает необходимость во всех случаях пользоваться дважды перегнанной водой, реактивами, свободными от свинца. При наличии в реактивах следов свинца необходимо ввести поправки на этот свинец. Посуда перед употреблением промывается HN,Os. Краны смазываются глицерином или смазками, свободными от свинца.
Определение меди
Определение меди дитизоном производилось по Фишеру-Лео-польди.
В нейтральном или щелочном растворе медных солей дитизон образует комплексное соединение, окрашенное в коричневый цвет. В кислом же растворе комплексное соединение окрашено в фиолетовый цвет. Реакция в кислом растворе
ort
—
более чувствительна и поэтому применяется для количественного определения меди.
Для определения меди необходимы следующие реактивы: чистый хлороформ, раствор очищенного дитизона (6 мг в 100 мл); раствор аммиака (1 часть 2,Э°/о NHs на 1 ООО частей воды), свободный от солей тяжелых металлов, 1°/о раствор HsSO«, также свободный от солей тяжелых металлов, и стандартный раствор меди.
3,9281 г перекристаллизованного CuSOi.SHüO растворяют в 100 мл l10/« раствора серной кислоты (1 мл такого раствора содержит 0,01 г меди). 0,5 мл этого раствора разбавляют водой до 500 мл (1 мл этого раствора содержит 0,01 мг меди).
Растворы III и IV очищают от солей тяжелых металлов по способу, указанному выше, так же, как и растворы, предназначенные для определения свинца.
Раствор, исследуемый на содержание меди, подкисляют серной кислотой до слабокислой реакции. К 15—20 мл этого раствора, находящегося в делительной воронке, добавляют из бюретки по 1 мл раствора дитизона и энергично встряхивают. Хлороформная вытяжка с образовавшимся в ней медь-дитизоновым соединением периодически сливается в чистую делительную воронку. Рекомендуется после нескольких экстракций раствором дитизона промывать водный слой чистым хлороформом и по неизменяемости зеленой окраски новых порций прибавляемого раствора дитизона судить о полноте экстракции. После достижения полной экстракции водный раствор промывают чистым СНСЬ (из бюретки) для полного извлечения медь-дитизонового соединения. Суммарный объем прибавляемых раствора дитизона и CHCU должен быть равен 30 мл.
Фишер-Леопольди в своей работе пользовался раствором дитизона в CCI«, мы применяли более доступный раствор дитизона в CHCls.
Полученная хлороформная вытяжка для удаления избытка дитизона обрабатывается в делительной воронке слабым раствором аммиака (раствор III). Раствор аммиака берут по 20 мл и обрабатывают несколько раз до прекращения окрашивания его в коричневый цвет. Затем промывают вытяжку в 20 мл lf/o HjSO« (раствор IV). Полученный раствор медь-дитизонового соединения в CHCU переводят, как описывалось выше при определении чсвинца, в сухую пробирку с притертой пробкой и производят колориметрическое сравнение со стандартным раствором при высоте столба 20 мм (колориметр Дюбоска).
Стандарт готовится обработкой 2,5 мл раствора V, содержащего 0,0250 мг меди точно так же, как было описано для исследуемого раствора.
Так же как и при свинце, нами была изготовлена серия из 10 растворов медного купороса с содержанием меди от 0,005 до 0,0500 мг. В качестве стандарта взят раствор с содержанием 0,0250 мг меди при высоте столба колориметра для стандартного раствора в 20 мм.
Результаты колориметрических измерений графически представлены на рис. 2.
Количества свинца больше 40 гамм и меди больше 50 гамм трудно определимы вследствие чрезвычайно густой окраски получаемого раствора. При массовых анализах наличие указанных кривых удобно в том отношении, что позволяет сразу установить количество металла по показанию колориметра без каких бы то ни было расчетов.
Медь может быть определена также железисто - синеродистым методом при соблюдении некоторых условий, а именно: сернокислый раствор меди должен быть нейтрализован аммиаком; избыток, аммиака удаляется упариванием. К нейтральному раствору добавляется уксуснокислый и хлористый аммоний, затем желе-зистосинеродистый калий.
При соблюдении этих условий медь может быть колориметрически определена с достаточной точностью при содержании ее в 20 мл раствора, нужного для колориметрирования, в количестве, не меньшем 0,050 мг. При меньшем содержании определение может быть произведен.0 с помощью дитизона.
Данные по определению меди с помощью KiFeiCN)» приводятся в табл. 1.
Таблица 1
№ Действительное Найденное количество в мг Ошибка Ошибка
п/п количество в мг в мг в %
1 0,050 0.0468 -0,0032 6,4
2 0,050 0,0471 -0,0029 5,8
3 0,065 0,062 —0,003 4,62
4 0,065 0,0617 -0,0033 5,08
5 0,065 0,061 —0.004 6,15
6 0,100 0,0973 -0,0027 2,7
7 0,100 0,0978 —0,0022 2,2
8 0,133 0,1303 -0,0027 2,03
9 0,133 8,1301 —0,0029 2,18
10 0,133 0,1209 - 0,0031 2,33
Совместное присутствие меди и свинца в растворе не позволяет с помощью дитизона произвести количественное определение меди, без предварительного разделения.
Предварительное же удаление свинца из раствора с помощью дитизона и определение меди в остатке нежелательны ввиду того, что при экстрагировании свинца применяется KCN,, а определение меди ведется в кислой среде. Следовательно, при таком методе работы будет выделяться НС1Ч.
Наиболее удобным и быстрым способом разделения является микроэлектролиз, предложенный Бенедетти-Цихлером.
Электролиз производился из слабого азотнокислого раствора. Электроды платиновые: катод — сетка, равная 6 сма, свернутая в цилиндр, анод — проволока, помещенная в центре цилиндра. Все помещается в пробирку и подогревается до кипения на маленьком пламени спиртовой горелки. При разности потенциалов в 2,8 V (в пределах указанных концентраций) электролиз заканчивается в 40 минут. При отсутствии сетки можно пользоваться платиновой проволокой, свернутой в спираль. При отсутствии измерительных приборов можно пользоваться одним свинцовым аккумулятором, удлинив время электролиза.
При этом количественно выделившаяся на катоде медь растворяется в азотной кислоте (концентрация 1 : 1). Азотнокислый раствор выпаривается досуха и переводится в сернокислый раствор 10°/о H2SO«. Из полученного сернокислого раствора медь определяется дитизоном, как описывалось выше.
Что касается свинца, то при электролизе он выделяется на аноде в виде перекиси свинца, но полного выделения его при этом не достигается. Поэтому после удаления меди выделившаяся на аноде перекись свинца растворяется в HNOs (концентрация 1 :5) и полученный раствор прибавляется к электролиту и анализируется на свинец, как указано выше.
Нами было проведено количественное определение меди и свинца при их совместном присутствии в чистых растворах.
Результаты собраны в табл. 2.
Таблица 2
Определение свинца и меди при их совместном присутствии
Введенные Найденные Ошибка Введенные Найденные Ошибка
количества количества количества количества
меди в мг меди в мг в мг свинца в мг свинца в мг в мг
0,0050 0,0053 +0,0003 0,0025 0.0026 +0,0001
0,0100 0,0095 —0,0005 0,0050 0.0052 +0,0002
0,0150 0,0143 -0,0007 0,0100 0,0105 +0,0005
0,0200 0,0195 —0,0005 0,0150 0,0163 +0,0003
0,0250 0,0247 -0,0003 0,0200 0,0202 -f 0,0002
о,о;юо 0,0293 —0.0007 0,0250 0,0251 +0 0001
U,0350 0,0340 -0,0010 0,0300 0,0303 +0,0003
0,0100 0,0385 -0,0015 0,0350 0,0345 —0,0005
0,0450 0,0425 —0,0025 0,0400 0,0390 —0,0010
0,0500 0,0150 -0,0050
Кроме определения меди и свинца при их совместном присутствии в чистых растворах, было также определено их содержание в пищевых продуктах. В качестве объектов исследования служили образцы муки, повидла, сыра.
В указанные продукты вводились разные количества меди и свинца и затем подвергались определению (табл. 3).
Разрушение органического вещества производилось по методу Винтера и др. следующим образом. Навеска от 2 до 10 г образца обрабатывалась 2 мл серной кислоты (концентрация 1 :10) для предотвращения потерь свинца; для смачивания всего образца прибавлялась дестиллированная вода; затем навеска высушивалась при 100° и сжигалась в муфельной печи при 500°. Полученная зола смачивалась 1 мл концентрированной солянцй кислоты, после чего соляная кислота удалялась нагреванием; прибавлялась 1 мл HNO3 (концентрация 1:6) и 5 мл дестиллированной воды. Полученный азотнокислый раствор подвергался микроэлектрояизу. i
Если концентрация азотной кислоты в растворе высока, то необходимо понизить кислотность путем прибавления аммиака и только после этого подвергнуть раствор электролизу.
Дальнейшее определение производится, как указано выше, для определения меди и свинца при их совместном присутствии.
Таблица 3
Определение меди и свинца в пищевых продуктах
Наименование образца Навеска образца в г Количества введенной меди в мг Найденные количества меди в мг Ошибка в мг Введенные количества свинца в мг Найденные количества свинца в мг Ошибка в мг
Мука.......... 2 0,0200 0,0197 -0,0003 0,0200 0,0195 -0,0005
То же.......... 5 0,0250 0,0239 —0,0011 0,0250 0,0240 -0,0010
10 0,0200 0,0193 -0,0007 0,0200 0,0192 —0,0008
То же.......... 10 0,0250 0,0237 -0,0013 0,0250 0,0244 —0,0006
2 0,0350 0,0340 —0,0010 0,0350 0,0343 —0,0007
5 0,0350 0,0338 —0,0012 0,0350 0,0342 —0,0008
При определении меди и свинца в пищевых продуктах параллельно ставились контрольные опыты с этими же продуктами без добавления соответствующих металлов.
Определению свинца не мешает присутствие меди. Следовательно, в случаях, когда требуется определение одного свинца, электролиз является лишним.
Чрезвычайно важно отметить, что расход реактивов небольшой. Хлороформ регенерируется предварительным промыванием проточной водой, обработкой концентрированной серной кислотой, слабым раствором соды, промывкой дестиллированной водой и перегонкой.
Изложенный экспериментальный материал нашей лаборатории подтверждает данные Фишера-Леопольди и Винтера, Робинсона и др. о чрезвычайной чувствительности дитизона на свинец и медь. Особенно ценен дитизон в определении свинца, на что следует обратить особое внимание.
Внедрение дитизона в практику санитарных лабораторий является поэтому, по нашему мнению, крайне необходимым и вполне своевременным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Марх и Кржевова, Химико-технический контроль консервного производства, стр. 137,1935.-2. Е. Fischer, Lieb. Ann.. 190, 16, 118, 1878.—3. F. F i s с h е г и. В е s t h о г n, Lieb. Ann., 212,316,1881.—4. Ф а й г ль, Капельный анализ, стр. 111,1933.— 5. Палаузов, Химические реактивы и их свойства.—6. Winter, Robinson, Lamb a. Miller, Ind. Eng. Chem. Analyt., Ed. v. 7, № 4, 1935—7. H. Fischer ■u. G. L e о po 1 d i, Ztschr. Angewandte chemie, 47,49,1934.-8. Прэгль, Количественный органический микроанализ, стр. 147, 1934.—9. Winter, Robinson и др. .Loe. cit.
