Text
                    ЗДРШЕ.П.ФРАНЦ.ШМКЕ
ХИМИЯ
ОТРАВЛЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ


S.Franke, P. Franz, W.Warnke Lehrbuch der Militarchemie Band 2 Dcutscher Militarverlag Berlin 1967
З.ФРАНКЕ, П.ФРАНЦ.ВВАРНКЕ ХИМИЯ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ --------2----------- Перевод с немецкого кандидата химических иаук И. Т. ПЕНЗУЛАЕВА под редакцией академика И. Л. КНУНЯНЦА и доктора химических наук Р. Н. СТЕРЛИНА МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ» 1973
355.728 УДК 623.459.5+623.459.8 Ф 83 Ф83 Франке 3., Франц П., Варнке В. Химия отравляющих веществ. Т. 2. Пер. с нем., под ред. акад. И. Л. Кнунянца и д-ра хим. наук.Р. Н. Стер- лина. М., «Химия», 1973. 404 стр., 45 табл., 33 рнс., список литературы 882 ссылки ААонографня, вышедшая в ГДР в 1967—1969 гг., представляет собой одно из наиболее полных совре- менных руководств по химии отравляющих веществ. Второй том этого двухтомного издания посвящен вопросам индикации и дегазации. В нем подробно осве- щены методы и средства индикации отравляющих ве- ществ в различных средах, приведены методики эле- ментного и количественного анализа, систематизированы сведения об обнаружении и количественном определе- нии фосфорорганических отравляющих веществ, неко- торых фосфорсодержащих инсектицидов, дефолиантов, алкалоидов и др.; подробно разбираются теоретические основы превращений отравляющих веществ в нетоксич- ные соединения. Книга представляет интерес для преподавателей и студентов высших учебных заведений, личного состава подразделений гражданской обороны, а также может быть полезна широкому кругу химиков, деятельность которых связана с химией физиологически активных веществ. л 0251-155 Ф 050(01 )-73 15-73 355.728+543 © Перевод на русский язык, Издательство «Химия», 1973.
СОДЕРЖАНИЕ АНАЛИЗ БОЕВЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ 1. Задачи анализа боевых отравляющих веществ (БОВ).................17 Контрольные вопросы ...............................................18 2. Основы и особенности анализа ОВ ................................19 2.1. Организация работы............................................19 2.2. Рабочее место и оборудование..................................21 2.3. Рабочие записи................................................22 2.4. Техника безопасности .........................................23 2.5. Чувствительность определений..................................25 Контрольные вопросы................................................26 3. Элементный анализ ОВ............................................27 3.1. Качественный элементный анализ.....................27 3.1.1. Обнаружение азота, серы и галогенов.....................27 3.1.1.1. Минерализация образца сплавлением с щелочными металла- ми для последующего обнаружения азота, серы и галогенов (проба по Лассеню).........................................27 3.1.1.2. Обнаружение азота..................................28 3.1.1.3. Обнаружение серы . ,...............................28 3.1.1.4. Обнаружение галогенов (за исключением фтора) .... 29 3.1.1.5. Обнаружение фтора .................................29 3.1.2. Обнаружение фосфора и мышьяка...........................30 З.1.2.1. Минерализация пробы................................30 3.1.2.2. Обнаружение фосфора................................31 3.1.2.3. Обнаружение мышьяка ...............................32 3.1.3. Элементный микроанализ ................................ 32 3.1.4. Оценка результатов качественного элементного анализа .... 33 3.2. Количественный элементный анализ............................ 33 3.2.1. Определение углерода и водорода.........................34 3.2.2. Способы минерализации для последующего определения Р, S, N, F, С1 н As.....................................................35 3.2.3. Определение фосфора.....................................37 3.2.4. Определение серы........................................38 3.2.5. Определение азота ......................................40 3.2.6. Определение фтора ......................................40 3.2.7. Определение хлора, брома и иода.........................43 3.2.8. Определение мышьяка.....................................43 Контрольные вопросы................................................43 Литература ........................................................44 5
4. Определение некоторых функциональных групп......................46 4.1. Обнаружение групп О-метил и N-метнл........................... 4.2. Обнаружение группы N-этил..................................... 4.3. Обнаружение группы О-этил..................................... 4.4. Обнаружение группы О-изопропил................................ 4.5. Обнаружение группы О-пинаколил................................ 4.6. Обнаружение фенильной группы ................................. 4.7. Обнаружение сложных эфиров карбоновых кислот.................. 4.8. Обнаружение третичных аминов.................................. 4.9. Обнаружение этиленовой группы (—СН2—СН2—)..................... 4.10. Оценка способов обнаружения функциональных групп............. 4.11. Количественное определение функциональных групп.............. Контрольные вопросы ............................................... Литература ........................................................ 46 46 47 47 47 47 48 49 49 49 50 50 51 5. Химические методы анализа ОВ........................................52 5.1. Фосфорорганические соединения....................................52 5.1.1. Методы обнаружения ........................................ 52 5.1.1.1. Реакция Шёнеманиа.....................................52 5.1.1.2. Реакция с изонитрозокетоиами..........................61 5.1.1.3. Реакция с 4-(л-нитробензил) -пиридином................62 5.1.1.4. Реакции с гидроксамовыми кислотами....................63 5.1.1.5. Идентификация фосфорорганических ОВ............... . 64 5.1.1.6. Индикация паратиона (тиофоса).........................65 5.1.1.7. Индикация изосистокса ................................66 5.1.1.8. Индикация тетраэтилпирофосфата (ТЭПФ) ................66 5.1.1.9. Индикация тетрама (амитона) и родственных соединений 67 5.1.2. Количественное определение . . . . -........................69 '5.1.2.1 . Методы, основанные на реакции Шёнеманиа.............69 5.1.2.2. Объемное определение фтор а и гидридов фосфоновой кислоты и эфиров пирофосфориои кислоты (гидролизный метод) . . 70 5.1.2,3. Объемное определение фтораигидридов эфиров метилфосфо- новой кислоты и пирофосфонатов (перекисный метод) . . 71 5.1.2.4. Колориметрическое определение при помощи 4-(л-нитробеи- зил)-пиридина (экспресс-метод) ...........72 5.1.2.5. Колориметрическое определение при помощи'" гидроксамовой кислоты ...................................................... 73 5.1.2.6. Колориметрические способы определения паратиона и пара- оксона ........................................................73 5.1.2.7. Колориметрическое определение систокса................74 5.1.2.8. Объемное определение изосИстокса................. . 75 5.1.2.9. Фотометрическое определение фосфорилтиохолинов .... 75 5.2. Галогенированные тиоэфиры (серные-иприты)........................76 5.2.1. Методы индикации ............................................76 5.2.1.1. Реакция с тиомочевиной и солью никеля.................76 5.2.1.2. Реакция со щелочным раствором тимолфталеина .... 78 5.2.1.З. Реакция с реагентом Гриньяра.........................79 5.2.1.4. Реакция с хлорным золотом............................. 79 5.2.1.5. Другие методы индикации иприта.........................80 5.2.1.6. Идентификация иприта получением производных .... 80 5.2.2. Количественное определение ..................................81 5.2.2.1. Фотометрическое определение с иодоплатинатом .... 81 5.2.2.2. Титрование бромид-броматным раствором..........82 5.2.2.3. Объемное микроопределенне .............. 82 5.2.2.4. Колориметрическое определение 1,2-бис- (2-хлорэтилтио) -эта- на (сесквииприта) при совместном присутствии с ипритом . 83 5.2.2.5. Другие методы определения бис-2-хлбрЭтилового тиоэфира 85 6
5.3. ГалогензаМещенные алифатические Третичные амины1 (азотистые иприты) 85 5.3.1. Качественное обнаружение...................................85 5.3.1.1. Осаждение калнйвисмутиодидом (реагент Драгендорфа — Краута) ..................................................... 85 5.З.1.2. Осаждение фосфорновольфрамовой кислотой ...... 86 5.З.1.З. Другие реагенты, образующие осадки с азотистым ипритом 86 5.3.1.4. Обнаружение азотистого иприта по полученным производным 86 5.3.2. Количественное определение.................................86 5.3.2.1. Колориметрическое определение ипритов при помощи брокси- хинолина (оксина) . ...........................................86 5.3.2.2. Колориметрическое определение при помощи 4-(п-нитробен- зил)-пиридина .................................................87 5.3.2.3. Другие методы определения ............88 5.4. Мышьяксодержащие ОВ..............................................90 5.4.1. Качественное обнаружение...................................90 5.4.1.1. Общие методы обнаружения..............................90 5.4.1.2. Специфические методы индикации...................... 93 5.4.2. Количественное определение.................................96 5.4.2.1. Определение в виде мышьяковистого водорода............96 5.4.2.2. Йодометрическое определение мышьяксодержащи'х ОВ . . 98 5.4.2.3. Йодометрическое определение метил-, этил- и фенилдихлор- арсииов .......................................................99 5.4.2.4. Йодометрическое определение дифеиилхлорарсина .... 99 5.4.2.5. Определение галогена и циангруппы в мышьяксодержа- щих ОВ .......................................................100 5.4.2.6. Колориметрическое определение адамсита (10-хлор-9,10-ди- гидрофенарсазинхлорида) ......................................100 5.4.2.7. Определение люизита..................................101 5.5. Синильная кислота и галогенцианы................................101 5.5.1. Обнаружение синильной кислоты и цианидов..................101 5.5.1.1. Образование берлинской лазури .......................101 5.5.1.2. Реакция с сульфидом меди.............................101 5.5.1.3. Образование тиоцианата...............................102 5.5.1.4. Реакция с ацетатами меди и бензидином................102 5.5.1.5. Другие методы обнаружения цианидов путем окисления различных соединений в присутствии солей медн(И) . . 103 5.5.1.6. Реакция с пикратом натрия ...........................103 5.5.1.7. Образование недиссоциирующих цианидов тяжелых ме- таллов ..................................................... 103 5.5.1.8. Разложение виутрикомплексиых солей металлов . . . .104 5.5.1.9. Каталитическое ускорение бензоиновой конденсации . . . 104 . 5.5.1.10. Образование галогенциаиа............................106 5.5.2. Обнаружение галогенциаиов.................................106 5.5.2.1. Важнейшие методы обнаружения и определения галоген- цианов........................................................106 5.5.2.2. Идентификация различных галогенциаиов................108 5.5.3. Количественное определение синильной кислоты и цианидов . .108 5.5.3.1. Титрование нитратом серебра..........................108 5.5.3.2. Титрование хлорной ртутью............................109 5.5.3.3. Титрование сульфатом никеля..........................109 5.5.3.4. Йодометрическое титрование...........................109 5.5.3.5. Колориметрическое определение после превращения циани- дов в хлорциан................................................10Э 5.5.3.6. Фотометрические методы определения...................110 5.5.3.7. Другие колориметрические методы ......................ПО
5.5.4. Количественное определение галогенцианов....................111 5.5.4.1. Определение хлорциана реакцией со щелочью.............111 5.5.4.2. Определение бромциана.................................111 5.6. Галогенпроизводные угольной кислоты...............................111 5.6.1. Качественное обнаружение фосгена............................111 5.6.1.1. Обнаружение фосгена анилиновой водой..................111 5.6.1.2. Реакция с п-диметиламннобензальдегидом н диметнланили- ном ...........................................................111 5.6.1.3. Реакция с феннлгидразином.............................112 5.6.2. Количественное определение ..................................ИЗ 5.6.2.1. Реакция с анилином ....................................ИЗ 5.6.2.2. Йодометрическое определение............................ИЗ 5.6.2.3. Колориметрическое определение 4-(n-нитробензил)-пиридином 114 5.6.2.4. Другие методы определения фосгена.....................114 5.6.2.5. Колориметрическое определение дифосгена . ............114 5.6.2.6. Другие методы определения дифосгена и трифосгена . . .115 5.7. Галогенированные кетоны..........................................116 5.7.1. Хлор- и бромацетон.........................................116 5.7.2. Хлорацетофенон ............................................116 5.7.2.1. Качественное обнаружение..............................116 5.7.2.2. Количественное определение............................117 5.8. Бромбензилцнанид.................................................118 5.8.1. Качественное обнаружение ..................................118 5.8.1.1. Сплавление с щелочами.................................118 5.8.1.2. Омыление с образованием аммиака.......................118 5.8.1.3. Другие методы обнаружения.............................119 5.8.2. Количественное определение.................................119 5.8.2.1. Реакция с сульфидом натрия............................119 5.9. Трихлорннтрометан (хлорпикрин)...................................119 5.9.1. Качественное обнаружение.................................. 119 5.9.1.1. Восстановление до нитрита . . . 119 5.9.1.2. Проба Лабатша.........................................120 5.9.1.3. Реакция с образованием бромциана......................121 5.9.1.4. Другие методы обнаружения...............;.............121 5.9.2. Количественное определение.................................122 5.9.2.1. Аргентометрическое определение хлора в растворе после раз- ложения хлорпикрина............................................122 5.Э.2.2. Колориметрическое определение в виде галогенциана . . .122 5.9.2.3. Колориметрическое определение хлорпикрина по образую- щемуся нитриту.................................................123 5.10. Современные раздражающие ОВ................................ . . 123 5 10.1. о-Хлорбензилнденмалонодинитрил (2-хлорбензальмалонодинитрнл, Си Эс)........................................................123 5.10.1.1. Качественное обнаружение.............................123 5.10.2. Морфолнд пеларгоновой кислоты.............................124 5.11. Свинецорганическне соединения...................................124 5.11.1. Тетраэтилсвинец...........................................125 5.11.1.1. Разложение УФ-облучением ...........................125 5.11.1.2. Разложение азотной кислотой..........................125 5.11.1.3. Разложение хлором ...................................125 5.11.1.4. Количественное определение тетраэтилсвинца...........125 5.11.2. Другие свинецорганическне соединения......................126 8
5.12. Окись углерода и карбонилы металлов........................ 5.12.1 . Качественное обнаружение ...............................126 5.12.1.1 . Восстановление хлорида палладия....................126 5.12.1.2 . Восстановление нитрата серебра ....................127 5.12.1.3 . Восстановление пятиокиси иода......................127 5.12.1.4 . Спектрофотометрическое обнаружение ................127 5.12.1.5 . Обнаружение с помощью мышьяковистой кислоты и хлор- ного золота ...................................................128 5.12.1.6 . Обнаружение карбонила железа........................128 5.12.1.7 . Обнаружение карбонила никеля .......................128 5.12.2 . Количественное определение ..............................128 5.12.2.1 . Определение при помощи пятиокиси иода...............128 5.12.2.2 . Гопкалнтовый метод..................................128 5.12.2,3 . Восстановление окиси ртути.................•• . . • 129 5.12.2.4 . Определение карбонила никеля......................129 5.13. Фторкарбоновые кислоты..........................................129 5.13.1. Качественное обнаружение..................................129 5.13.1.1. Отщепление и обнаружение фтора......................129 5.13.1.2. Обнаружение фторацетатов по реакции с солями лантана 130 5.13.1.3. Обнаружение фторацетатов по реакции образования тио- индиго ................................................... . . 130 5.13.1.4. Обнаружение при помощи концентрированной серной и хромотроповой кислот ............................ 131 5.13.2. Количественное определение ...............................131 5.14. Алкалоиды ................'.....................................132 5.14.1. Подготовка к анализу .....................................132 5.14.2. Методы обнаружения........................................133 5.14.2.1. Определение температуры плавления....................133 5.14.2.2. Общие цветные реакции .........................134 5.14.2.3. Реакции группового осаждения.........................135 5.14.2.4. Характерные реакции обнаружения некоторых алкалоидов 139 5.15. Животные и бактериальные яды ...................................140 5.15.1. Кантаридин ..............................................140 5.15.2. Токсин ботулизма ........................................140 5.16. Фитотоксические ОВ ...............................................141 5.16.1. Хлорированные феноксиуксусные кислоты.....................141 5.16.1.1. Обнаружение хлорфеноксиуксусиых кислот.............141 5.16.1.2. Бумажная и тонкослойная хроматография................142 5.16.1.3. Колориметрическое определение .......................142 5.16.2. Динитро-о-крезол.....................•....................142 5.17. Психохимические ОВ.......................................... 142 5.17.1. Производные индола.......................................142 5.17.1.1. Методы обнаружения . .,...................142 5.17.1.2. Количественное определение.........................144 5.17.2. Фениламиноалканы.........................................145 5.17.2.1. Методы обнаружения.................................145 5.18. Неорганические яды............................................145 5.18.1. Токсичные катионы........................................146 5.18.1.1. Групповое обнаружение токсичных катионов...........146 5.18.1.2. Обнаружение бария .................................146 5.18.1.3. Обнаружение бериллия...............................147 9
5.18.1.4. Обнаружение свинца...............................148 5.18.1.5. Обнаружение таллия...............................148 5.18.1.6. Обнаружение ртути ...............................148 5.18.1.7. Обнаружение кадмия............................. 149 5С18.1.8. Обнаружение сурьмы фосфорномолнбденовой кислотой . . 149 5.18.2. Характерные реакции...................................149 5.18.2.1. Обнаружение фтор-иона............................149 5.18.2.2. Обнаружение нитрнт-иона..........................149 5.18.2.3. Обнаружение арсенит- и арсенат-ионов...........150 5.18.2.4. Обнаружение селенита.............................150 Контрольные вопросы...............................................150 Литература .......................................................151 6. Биохимические методы ..........................................158 6.1. Преимущества применения биохимических методов................158 6.2. Действие ОВ на ферменты......................................160 6.3. Угнетение холинэстеразы фосфорорганическими соединениями .... 160 6.3.1. Определение ннгнбнрующего действия.....................164 6.3.2. Определение активности холинэстеразы...................165 6.3.2.1. Определение активности холинэстеразы сыворотки в аппа- рате Варбурга..............................................171 6.3.2.2. Определение активности холинэстеразы электрометрическим Д рН-методом ..............................................172 6.3.2.3. Фотометрическое определение активности холинэстеразы . 173 6.3.3. Определение ингибиторов холинэстеразы..................173 6.3.3.1. Индикация и полуколнчественное определение фосфорорга- нических ингибиторов в воде при помощи субстрат-индика- торной бумаги ............................................ 178 6.3.3.2. Фотометрическое определение с индолфенилацетатом в каче- стве субстрата..........................................179 6.4. Биохимическое определение фосфорорганических соединений при помо- щи других ферментов..................................... . 180 Контрольные ' вопросы .................... 180 Литература ..................................................... 181 7. Биологические методы.......................................... 184 7.1. Определение значения ЛД и ЛК..............................184 7.2. Использование животных для индикации ОВ...................185 Контрольные вопросы . . . ...................................... 187 Литература . :.................................................187 8. Физические и физико-химические методы..........................189 8.1. Определение плотности .......................................189 8.2. Определение температуры плавления.......................... 192 8.3. Определение температуры кипения..............................193 8.4. Определение давления насыщенного пара........................194 8.5. Определение показателя преломления...........................196 8.6. Спектроскопические методы....................................197 8.6.1. УФ-Спектры.............................................199 8.6.2. ИК-Спектры........................................... 200 10
8.7. Разделение и идентификация при помощи хроматографических методов 203 8.7.1. Хроматография в колонках...................................203 8.7.2. Бумажная хроматография.....................................204 8.7.2.1. Исследование фосфорорганических соединений методом бу- мажной хроматографии .........................................204 8.7.3. Тонкослойная хроматография.................................207 8.7.3.1. Исследование фосфорорганических соединений ..... 207 8.7.3.2. Обнаружение алкалоидов ...............................208 8.7.3.3. Обнаружение токсичных катионов и анионов..............209 8.7.3.4. Разделение других ОВ и гербицидов.....................209 8.7.4. Газовая хроматография .....................................212 8.7.4.1. Анализ фосфорорганических соединений..................213 8.7.4.2. Анализ других ОВ......................................215 8.8. Электрохимические методы ........................................215 8.8.1. Полярографические методы...................................215 Контрольные вопросы...................................................217 Литература ...........................................................217 9. Индикация боевых отравляющих веществ в полевых условиях .... 221 9.1. Субъективное восприятие........................................221 9.2. Простейшие средства разведки...................................223 9.2.1. Индикаторный порошок......................................223 9.2.2. Индикаторные карандаши ...................................226 9.2.3. Индикаторные бумаги.......................................227 9.2.З.1. Неспецифические индикаторные бумаги.................228 9.2.3.2, Индикаторные бумаги на хлор...................228 9.2.3.3. Индикаторные бумаги на фосген..................229 9.2.3.4. Индикаторные бумаги иа синильную кислоту............229 9.2.3.5. Индикаторные бумаги иа хлорпикрин . ................231 9.2.3.6. Индикаторные бумаги иа серный иприт.................231 9.2.3.7. Индикаторные бумаги на галогеналкиламины (азотистые иприты) .....................................................231 9.2.3.8. Индикаторная бумага дли обнаружения фосфорсодержа- щих ОВ в воде............................................... 232 9.2.3.9. Индикаторная бумага для обнаружения фосфорсодержащих ОВ в воздухе . ..............................................232 9.2.3.10. Индикаторные бумаги иа этилднхлорарсии............. 232 9.2.3.11. Индикаторная бумага иа окись углерода..............232 9.2.4. Индикаторные трубки.....................................232 9.3. Автоматические приборы.........................................239 9.3.1. Приборы, действие которых основано на химических реакциях . 241 9.3.2. Приборы, основанные на физических принципах индикации . . 244 9.3.3. Приборы, действие которых осиоваио иа биохимическом принципе 245 9.4. Индикаторные наборы и носимые полевые лаборатории..............246 9.5. Передвижные полевые лаборатории................................248 9.6. Отбор проб для анализа....................................... 249 9.6.1. Отбор пробы почвы . . ................................. 250 9.6.2. Отбор пробы воды........................................251 9.6.3. Отбор проб ОВ с военной техники, обмундирования и снаряжения 252 9.6.4. Отбор проб продовольствия и фуража......................252 11
9.6.5. Отбор проб воздуха ........................................253 9.6.5.1. Адсорбция ...........................•................254 9.6.5.2. Абсорбция ........................................... 254 9.6.5.3. Фильтрация . . . .....................................256 9.6.6. Маркировка проб ......................................... 257 9.7, Подготовка проб к анализу..................................... . 257 9.8. Систематизация качественного анализа проб ОВ в полевых лабораториях 260 9.9. Специальные задачи полевого анализа ОВ............................264 9.9.1. Анализ смесей ОВ...........................................264 9.9.2. Анализ загущенных ОВ ................................ . £68 9.9.3. Исследование проб пищевых продуктов........................268 9.9.4. Исследование проб воды................................... 268 9.9.5. Контроль полноты дегазации................................ 269 Контрольные вопросы....................................................272 Литература ............................................................273 ДЕГАЗАЦИЯ И СРЕДСТВА ДЕГАЗАЦИИ 10. Роль дегазации в системе мероприятий защиты от химического оружия 277 10.1. Причины необходимости дегазации.............................277 10.2. Определение понятия «дегазация».............................278 Контрольные вопросы...............................................279 11. Комбинированная дегазация................................... 280 Контрольные вопросы ..................... 282 12. Химическая дегазация........................................ 283 12.1. Общие положения ........................................... 283 12.1.1 Некоторые вопросы теории процессов дегазации...........285 12.1.2. Каталитическое ускорение реакций дегазации............293 12.1.3. Влияние растворителей на реакции дегазации . . .... 294 12.1.4. Влияние физических факторов на химические способы дегазации 295 12.2. Дегазация нуклеофильными реагентами.........................298 12.2.1. Общие сведения....................................... 298 12.2.2. Дегазация едким натром .............................. 300 12.2.3. Дегазация содой...................................... 303 12.2.4. Дегазация другими кислородсодержащими нуклеофильными ре- агентами .....................................................304 12.2.5. -Сульфид натрия и другие сернистые щелочные соединения , , . 309 12.2.6. Аммиак и амины .......................................311 12.2.6.1. Общие сведения..................................311 12.2.6.2. Аммиак .........................*...............312 12.2.6.3. Бикарбонат аммония............................ 314 12.2.6.4. Продукты конденсации аммиака и гидроксиламина . . . 314 12.2.6.5. Общие свойства алкиламинов .....................315 12.2.6.6. Комплексные соединения аминов...................317 12.3. Дегазация окислением и хлорированием........................318 12.3.1. Общие сведения........................................318 12.3.2. Гипохлориты 320 12.3.2.1. Общие сведения..................................320 12
12.3.2.2. Хлор ...............................................323 12.3.2.3. Хлорная известь.....................................324 12.3.2.4. Гипохлорит кальция..................................326 12.3.2.5. Гипохлорит натрия ..................................330 12.3.2.6. Дегазация гипохлоритами........................... 333 12.3.3. Хлориты ..................................................336 12.3.4. Хлорамины ................................................337 12.3.4.1. Общие сведения.................................... 337 12.3.4.2. Хлорамин Б..........................................338 1213.4.3. Хлорамин Т..........................................338 12.3.4.4. Дихлорамин Б и дихлорамин Т.........................340 12.3.4.5. Гексахлормеламин (ДТ-6).............................342 12.3.4.6. Изоцианурхлорид.....................................342 12.3.4.7. Дихлорамид Метансульфокислоты.......................343 12.3.4.8. 1,3-Дихлор-5,5-диметилгидантоин ....................343 12.3.4.9. N-Хлоргликольурил...................................344 12.3.5. Сульфурилхлорид ..................................... • 344 12.3.6. Дегазирующие вещества, разлагающиеся с выделением кислорода 345 12.3.6.1. Общие сведения...................'..................345 12.3.6.2. Озон ...............................................346 12.3.6.3. Перекись водорода ..................................347 12.3.6.4. Другие перекисные соединения........................348 12.3.6.5. Персульфаты.........................................343 Контрольные вопросы ..................................................349 Литература ...........................................................350 13. Физические способы дегазации......................................352 13.1. Общие сведения ................................................ 352 13.2. Дегазация растворителями........................................352 13.2.1. Общие сведения............................................352 13.2.2. Свойства важнейших растворителей..........................354 13.2.2.1. Дихлорэтан . .......................................354 13.2.2.2. Четыреххлористый углерод (тетрахлорметан)...........355 13.2.2.3. Метилрвый и этиловый спирты . . .............355 13.2.2.4. Прочие растворители............................... 356 13.2.3. Дегазация зараженных поверхностей растворителями .... 356 13.2.4. Экстракционные способы дегазации обмундирования...........357 13.3. Дегазация стиркой...............................................358 13.3.1. Общие сведения ......... 358 13.3.2. Важнейшие поверхиостио-активные вещества..................360 13.3.3. Дегазация моющими растворами..............................364 13.4. Дегазация адсорбцией.......................................... 365 13.4.1. Общие сведения............................................355 13.4.2. Основные адсорбенты.................................... . 365 13.4.3. Дегазация воздуха........................................ 367 13.4.4. Дегазация воды........................................... 358 Контрольные вопросы ............. ................................... 369 Литература .......................................................• . . 370 14. Испытание средств дегазации.......................................371 14.1. Общие сведения..................................................371 14.2. Отбор проб . 371 14.3. Испытание дегазирующих средств перегонкой.......................372 13
14.4. Определение плотности и насыпной массы........... '..........372 14.5. Определение температуры плавления.............................373 14.6. Определение нерастворимого остатка твердых дегазирующих веществ 373 14.7. Определение содержания влаги ............................... 373 14.8. Анализ щелочных дегазирующих веществ....................... 374 14.9. Испытание дегазирующих веществ, содержащих активный хлор . . 37S 14.10 Испытание моющих средств......................................376 14.11. Исследование неизвестного дегазирующего вещества.............377 Контрольные вопросы.................................................378 Литература......................................................... 378 Приложение. Меры первой помощи при поражениях и отравлениях дегази- рующими веществами и растворителями............................... 379 Предметный указатель ............................................ 381
АНАЛИЗ БОЕВЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

1. ЗАДАЧИ АНАЛИЗА БОЕВЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ (БОВ) Индикация боевых отравляющих веществ является частью общей задачи защиты от химических средств массового уничтожения. В случае применения химического оружия различные мероприятия военной и гражданской обороны должны начинаться с обнаруже- ния и количественного определения отравляющих веществ. Эти же методы используются для контроля эффективности тех или иных мер защиты. Следовательно, индикация ОВ в основном должна решать две главные задачи. 1. Своевременно предупреждать о применении химического оружия путем постоянного наблюдения за воздухом средствами химической разведки, для того чтобы в случае обнаружения бое- вых отравляющих веществ и после установления вида ОВ и места его применения можно было в кратчайшие сроки предпринять не- обходимые меры по защите людей и животных, а также устранить последствия химического нападения. 2. Контролировать работу по ликвидации последствий химиче- ского нападения. Следующей задачей, которая уже вторгается в область меди- цинской службы, является диагноз типа поражения химическими или биохимическими способами исследования. Выбор способа ана- литического контроля должен зависеть от поставленной задачи. Так, для своевременного обнаружения ОВ имеют большое значение автоматические газосигнализаторы, работающие на физико-хими- ческих или чисто физических принципах, подающие сигналы о на- личии в воздухе ничтожных концентраций ОВ. При подозрении хи- мического нападения для первичного обнаружения зараженной местности и источников водоснабжения существуют такие простые в обращении и надежные средства индикации, как индикаторные бумаги и трубки. Более точные исследования образцов зараженных материалов, заключающиеся в количественном определении отрав- ляющих веществ, осуществляются в передвижных и стационарных полевых лабораториях. В обязанности этих лабораторий входит также идентификация неизвестных, впервые примененных против- ником ОВ. Для этого вместо обычных высокоспецифических мето- дов определения приходится пользоваться элементным анализом, методами определения функциональных групп, установлением физических констант — температуры плавления, температуры кипе- ния, относительной плотности, показателя преломления. 17
Полевые способы анализа отравляющих и дегазирующих ве- ществ, а также материалов средств индивидуальной защиты дол- жны постоянно совершенствоваться путем использования эффек- тивных химических, биохимических и физико-химических методов макро- и микроанализа. Специальной областью является получение в лаборатории малых количеств чистых отравляющих веществ, не- обходимых для разработки точных аналитических методов. Для идентификации и определения действующего начала, а также характера и степени загрязнения используются методы разделения, такие, как адсорбционная, бумажная, тонкослойная и газовая хро- матография. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие задачи можно решать при помощи анализа отравляющих веществ?
2. ОСНОВЫ И ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА ОВ Анализ ОВ имеет много общего с анализом промышленных ядов. Многие способы и применяемые приборы удовлетворяют требова- ниям обеих этих областей. Примерами ядовитых веществ, с кото- рыми приходится встречаться как в качестве БОВ, так и в качестве промышленных ядов, могут служить — фосген, синильная кислота и некоторые фосфорорганические инсектициды. Благодаря этому аналитические методы, разработанные для промышленных целей, используются при анализе ОВ и — наоборот. Как для той, так и для другой области очень важно, чтобы чувствительность метода соответствовала токсичности индицируемого или определяемого ядовитого вещества.. Особенность полевых методов анализа ОВ за- ключается главным образом в условиях проведения работы и в том, что должны быть предусмотрены аналитические методы, пригодные для исследования проб различных материалов. Несмотря на отра- ботку методов химической разведки в мирное время, трудности, которые приходится решать при выполнении задач в боевых усло- виях и при работе в подвижных полевых лабораториях и лабора- ториях гражданской обороны, несравнимы с' встречающимися в обычных условиях проведения анализов промышленных ядов. Необходимость в возможно более короткий срок получить абсо- лютно достоверный результат ставит перед, аналитиком, работаю- щим с ОВ, чрезвычайно ответственную задачу. Меры, которые будут приняты на основании результатов его исследования, имеют жизненно важное значение для многих людей. В качестве примера можно привести решение о возможности использования воды для питья и продуктов,в пищу. Своевременные сведения, подтверждаю- щие отсутствие ОВ в атмосфере, дают возможность уменьшить физическую нагрузку, связанную с ношением противогаза и защит- ной одежды. 2.1. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ Работы, проводимые в мирное время в лаборатории по анализу ОВ, отличаются от работ в обычных аналитических лабораториях в ос- новном повышенными требованиями техники безопасности. Совсем иначе строится работа в полевых лабораториях в случае сигнала о применении химического оружия. Лаборант должен за короткий срок проанализировать большое количество разнообразных проб. 19
Работа должна быть организована так, чтобы, несмотря на ограни- ченные технические и пространственные возможности, суметь быстро проанализировать полученные образцы. Любая задержка анализа образцов в лаборатории приводит к задержке принятия важных решений. Кроме того, ОВ, находящиеся в пробах, при стоя- нии могут претерпевать ряд превращений в результате гидролиза, окисления, возможных взаимодействий с веществом материала пробы и т. п. Навыки по умению работать в такой обстановке при- обретаются только длительной практикой и тренировкой в усло- виях, приближающихся к реальным. В основу таких практических занятий должен быть положен предварительный расчет возможного числа проб и их распределения по различным группам, в зависи- мости от условий боевой обстановки. Главной предпосылкой быст- рой и хорошей работы в полевых условиях является надежное овладение теоретическими и практическими основами применяемых методик. Подготовка проб к анализу и сами анализы следует вы- полнять по памяти, не заглядывая в прописи. Таково основное тре- бование, предъявляемое к квалификации полевого лаборанта. При анализе ОВ как в полевых условиях, так и в стационарных лабораториях все поступающие на анализ пробы должны быть тщательно и единообразно надписаны. Если это требование не было выполнено разведчиком (лицом, отбиравшим пробы), маркировку следует уточнить. Такая предварительная подготовка исключает возможность ошибок со всеми вытекающими отсюда последствиями. Для проведения анализа пробу тщательно измельчают. При нали- чии только одной пробы, на случай необходимости повторного ана- лиза, следует часть ее сохранить. Чтобы исключить перенесение искомого вещества из одного об- разца в другой, важно уделять особое внимание чистоте посуды, колб, пипеток, шпателей и т. п. Так как некоторые ОВ определяют микрометодами, огромное значение имеет также и чистота приме- няемых реагентов. Так, например, серная кислота и цинк содержат небольшие примеси мышьяка. Если содержание примеси не превы- шает чувствительности метода, то вводимое с кислотой и цинком количество мышьяка не будет мешать определению при условии точного соблюдения указанных в методике норм добавления ре- агентов. Превышение указанных норм может привести к искаже- нию результатов анализа. Разумеется, что для определения мышья- ка допустимо применение серной кислоты только квалификации «ч.д. а.» и цинка, используемого для целей судебной экспертизы. Проведение контрольной пробы обеспечивает как в этом, так и в других подобных случаях необходимую уверенность в том, что при- мененные реагенты имели требуемую степень чистоты. Понятие чистоты относительно, и вряд ли имеются абсолютно чистые ве- щества. Нередко существует несколько методов обнаружения ОВ. В та- ком случае следует выбрать (если, конечно, количество испытуе- мого вещества это позволяет) метод, основанный на самой специ- 20
фичной для данного ОВ реакции, хотя он может быть и не самым чувствительным. Более чувствительные методы, однако менее спе- цифичные в силу своей чувствительности и к примесям, используют в тех случаях, когда выбор аналитического метода ограничен на- личием малого количества веществд для исследования. Не вызы- вающая сомнения реакция более убедительна,"чем ряд неспецифи- ческих реакций, которые можно было бы предпочесть из-за их про- стоты и удобства осуществления. 2.2. РАБОЧЕЕ МЕСТО И ОБОРУДОВАНИЕ Оборудование рабочего места для анализов в полевых условиях будет более подробно описано в следующей главе. Минимальное требование, которое предъявляют к лаборатории, пригодной для анализа ОВ, является наличие вытяжного шкафа и покрытых плиткой рабочих столов. Идеальными являются лабора- тории, пол и стены которых также покрыты плиткой. Лаборатории должны располагать кранами с душевой насадкой и водостоками. В канализационной системе лаборатории перед ее присоединением к общей канализационной системе должна находиться ловушка, за- полняемая щелочью. Особые требования предъявляются к мощности вытяжной вен- тиляции главным образом при работе с фосфорорганическими веществами. По возможности скорость воздушного потока должна быть не менее 0,7 м/сек. Во избежание заражения атмосферы вы- тяжная вентиляция должна иметь фильтр, поглощающий пары ОВ. На случай прекращения подачи электрической энергии из сети лаборатория должна быть оборудована автоматически включаю- щейся аварийной установкой, обеспечивающей бесперебойную ра- боту вытяжки и аппаратуры. Это важно не только в военное время, но и вообще исключает аварии, которые, например, могут произойти хотя бы вследствие отсутствия освещения. Целесообразно также иметь подсобные источники тепла — спиртовые горелки, запасные баллоны с пропаном и, кроме того, запас воды. Если рабочая поверхность стола представляет собой ничем не покрытые доски, то на рабочих местах должны быть положены легко дегазирующиеся пластины пластика или стекла. По этой же причине предпочтительны штативы из пластмассы для пробирок, колб и фильтров. Все общеупотребительные в обычных лаборато- риях стеклянные приборы, кроме обычных пипеток, применимы и в анализе ОВ (даже в том случае, если работа проводится без про- тивогазов). Растворы проб и реагенты отмеривают специальными пипетками с поршнем (безопасные пипетки), которые можно из- готовить из обычных пипеток, соединяя их короткими кусками рези- новых трубок с медицинским шприцем, или из микропипеток, снаб- див их резиновой грушей или резиновым отсосом. Особое внимание следует уделить также организации рабочего места; сосуды с пробами ОВ или их растворами должны быть 21
четко надписаны и поставлены в специально предназначенное для них место. Сосуды с эталонными образцами ОВ и их концентри- рованными растворами должны храниться в вытяжном шкафу в больших сосудах, заполненных активированным углем. Дегазирую- щие средства должны быть приготовлены в достаточном количестве и помещаться в удобном для пользования месте, вблизи от отрав- ляющих веществ. По окончании работы все стеклянные приборы, находившиеся в контакте с ОВ, подлежат дегазации. Это производится обработ- кой соответствующим дегазирующим раствором в течение ночц, причем при погружении посуды в дегазирующий раствор следует обращать внимание на равномерность смачивания всей ее поверх- ности. После дегазации все приборы должны быть тщательно про- мыты водой или другими очищающими средствами для удаления остатков дегазирующих веществ, чтобы в дальнейшем их следы не искажали результаты последующих анализов, особенно при опре- делении малых количеств ОВ. Зараженные каучуковые трубки, ре- зиновые и корковые пробки после работы сжигают. Так как большая часть дегазирующих средств выделяет в атмр- сферу корродирующие газы или пары, все чувствительные при- боры— весы, фотометры и др., находящиеся в том же помещении, следует защищать колпаками или футлярами из поливинилхлорида или метилметакрилата. 2.3. РАБОЧИЕ ЗАПИСИ Обработка проб в лаборатории начинается с записи в рабочий журнал информации от лица, отбиравшего пробу (разведчика), содержащей данные о типе ОВ и получаемой на основании показа- ний использованных им средств первичной индикации. После этого, сообразно имеющимся рабочим прописям и оборудованию, наме- чается план исследований, обеспечивающий наиболее быстрое полу- чение результатов. В рабочий журнал записывают использованные методы исследования, реагенты, все наблюдения и, наконец, резуль- таты, а при количественном анализе и все проводившиеся расчеты. После окончания исследования эти записи являются основанием для составления донесения или написания протокола при возмож- ной передаче пробы для дальнейшего обследования в вышестоящие инстанции. Рабочий журнал должен заботливо храниться на случай необходимости повторного представления сведений. Что касается точности результатов количественных определений в полевых лабораториях, то в связи со стремлением упростить работу этих лабораторий они несомненно уступают в этом смысле стационарным лабораториям, располагающим большим запасом времени для проведения работы и лучшим техническим оснаще- нием. Это должно найти отражение и в точности расчетов. Бес- смысленно, например, данные по угнетению холинэстеразы, полу- ченные при биохимическом анализе на бумаге, рассчитывать с 22
точностью до десятой доли, или содержание иприта в воде после адсорбции на активированном угле, экстракции и колориметриче- ского определения — с точностью до тысячной. Такая излишняя точность в расчетах вызывает лишь ложное представление о точ- ности методов, которые в остальном вполне удовлетворяют требо- ваниям к анализам в полевых условиях. 2.4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ При анализе ОВ следует в соответствии с их токсичностью, родом работы и условиями пользоваться средствами защиты. Работа с небольшими количествами ОВ (по сравнению с теми, которые используются в препаративных работах) не должна являться пово- дом к пренебрежению средствами защиты. Токсичность современ- ных отравляющих веществ, в особенности эфиров фосфорной кис- лоты, настолько высока, что даже контакт с минимальными их ко- личествами и разбавленными растворами или вдыхание ничтожных концентраций могут вызвать тяжелые или смертельные отравления. Кроме того, следует помнить, что при повторном воздействии ОВ в концентрациях даже ниже пороговых проявляется и кумулятивный эффект. Множество операций, выполняемых при аналитических ра- ботах, а также распределение ОВ по большому количеству посуды при недостаточном соблюдении техники безопасности создают опас- ность отравления. При работе с выделенным в чистом виде ОВ или высококон- центрированными растворами, которые могут вызывать поражение как при контакте с кожей, так и при действии через органы дыха- ния, следует пользоваться защитной одеждой, перчатками и проти- вогазами. При работе с разбавленными растворами или при опера- циях, проводимых в вытяжном шкафу, эффективность вентиляции которого может быть установлена по дымовой пробе, ношение про- тивогаза не обязательно, но он должен находиться в положении «наготове». Исследуя образцы неизвестных веществ, работу в про- тивогазе следует проводить до тех пор, пока не станет ясным, что исследуемое вещество не является фосфорорганическим ОВ. При всех работах, связанных с анализом ОВ, необходимо поль- зоваться защитными перчатками (хирургическими или секцион- ными). Поскольку жидкие ОВ способны через какое-то время проникать через тонкие перчатки, вне зависимости от вида ОВ и качества и толщины материала перчаток, необходимо избегать любого контакта с ОВ. Если при попадании ОВ на перчатки есть возможность их сразу сменить, то после дегазации их можно вновь употребить; при более длительном воздействии ОВ на перчатки их сжигают. До начала работы всегда проверяют состояние средств защиты, причем найденные дефекты устраняют, а при невозможности — заменяют средства защиты новыми. Герметичность противогаза проверяют по соответствующим инструкциям. Перчатки перед употреблением проверяют на герметичность надуванием. 23
В подготовку к работе входит также приготовление достаточ- ных количеств эффективных дегазирующих средств. Для удаления отдельных капель и брызг растворов ОВ заготавливают тампоны из целлюлозы, помещаемые на видном месте. Тампоны после упо- требления опускают в ведро с дегазирующим раствором. Более зна- чительные количества разбрызганных или разлитых ОВ засыпают зерненым активированным углем, после чего эту поверхность до- полнительно обрабатывают дегазирующим раствором. Так как в защитной одежде и противогазе переговоры очень затруднены, а поле зрения ограничено, план работы, во избежание недоразумений, должен быть согласован заранее. Не рекомендует- ся в одном и том же помещении проводить не связанные друг с дру- гом работы. Число сотрудников, работающих в одной комнате, должно быть не менее 2 и не более 3 или 4 человек (кроме учебных лабораторий). По окончании работы следует убедиться в том, что все продегазировано. Если работа будет позднее продолжена, то на всех содержащих ОВ сосудах должны быть сделаны четкие надписи. Для транспортирования стеклянных сосудов с ОВ внутри лабораторных помещений пригодны ящики из пластмассы или жести с ручками и герметичными крышками; сосуды с ОВ окру- жены в этих ящиках слоем зерненого активированного угля. В лабораториях, где проводится работа с ОВ, категорически запрещается прием пищи и курение. Кроме того, желательно (пред- полагается мирное время), чтобй работа с отравляющими веще- ствами проводилась людьми неутомленными и находящимися в хорошем физическом состоянии. При плохом самочувствии, воз- никшем во время работы, о нем следует сразу доложить врачу, который при работе с фосфорорганическими ОВ должен присутст- вовать в лаборатории. Врач контролирует состояние здоровья со- трудников до и после работы. Каждый работающий с ОВ должен быть обучен оказанию мер первой помощи при поражении. После .окончания работы следует снять сначала защитную одежду и перчатки-и только после этого — противогаз. Перчатки кладут в ведро со слабым раствором дегазирующего средства; за- щитную одежду чистят и, если нужно, дегазируют. При пользова- нии защитной одеждой во избежание перегрева и, как следствие этого, теплового удара следует придерживаться максимально до- пустимых сроков ее ношения, установленных в зависимости от тем- пературы помещения: Температура, Время работы в воздуха, °C защитной одежде, . мин 30 15-20 25—29 30 20—24 40-50 15—19 180 и более При ношении противогаза следует глубоко дышать даже при длительной работе и начинающемся утомлении. Поверхностное бы- 24
Строе дыхание в значительной степени увеличивает вредное влия- ние мертвого пространства лицевой части маски, в котором содер- жание двуокиси углерода повышено, а содержание кислорода — понижено. Результатом этого может быть кризис дыхания, кончаю- щийся срывом маски или обмороком. 2.5. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЙ Характеристикой эффективности реакции обнаружения, особенно при индикации следов вещества, служат, наряду с такими факто- рами, как, например, специфичность, также и данные по чувстви- тельности. Эти данные очень важны для анализов ОВ, так как они позволяют сравнивать между собой различные методы. Вместе с тем приводимые в литературе определения понятия чувствитель- ности весьма разноречивы и не всегда достаточно ясно сформули- рованы. Наиболее часто под чувствительностью подразумевают ми- нимальную концентрацию вещества (которую можно обнаружить данным методом), выраженную в граммах, миллиграммах или микрограммах в миллилитре или литре растворителя или же (при определении газов и паров) в миллиграммах или микрограммах в 1 л или 1 м3 воздуха. При обозначении в миллиграммах или микрограммах без указания объема растворителя или воздуха подразумевается количество ОВ, которое при данном методе ана- лиза еще можно определить во взятом объеме пробы. Более чет- кая характеристика понятия чувствительности приведена Файглем в его книге по капельному анализу. Файгль ввел понятия откры- ваемого минимума и предельной концентрации (предельного раз- бавления). Под открываемым минимумом понимают количество вещества (в мкг), которое еще можно обнаружить безошибочно данным методом. Под предельной концентрацией понимают такую мини- мальную концентрацию (разбавление вещества), при которой еще возможно достоверное обнаружение его в растворе. Между этими двумя понятиями существует простая зависимость: Предельная концентрация = 1 : Объем раствора пробы • 106 (мл) Открываемый минимум (мкг) Приведенные термины можно уточнить на следующем примере: для капельной пробы, проводимой с 1 каплей раствора (0,05 мл), открываемый минимум равен 0,2 мкг, отсюда предельная концен- трация будет равна: 1:-°^= 1:250 000 Если для анализа взят 1 мл испытуемого раствора, то предель- ная концентрация составит 1:5000000 или, иначе говоря, 1 г ве- щества можно определить в 5000 л раствора пробы. Чувствитель- ность такого высокого порядка достигается весьма часто. Строго 25
говоря, для Полноты оценки характерной реакции необходимо в каждом отдельном случае устанавливать открываемый минимум и предельную концентрацию (или предельное разбавление). На практике часто не удается получить величину открываемого минимума соответствующей реакции несмотря на точное соблю- дение всех условий анализа, т. е. концентраций реагентов, объема проб, продолжительности реакции, температуры и др. Это объяс- няется в основном двумя причинами. Во-первых, чувствительность реакции может сильно понижаться за счет наличия в пробе испы- туемого вещества примесей, которые не были учтены при разра- ботке реакции обнаружения; во-вторых, возможность наблюдения слабой окраски или небольшого осадка зависит от .внешних усло- вий проведения реакции — освещения, выбора соответствующего фона и т. п. Эти факторы, в условиях возможного неблагоприят- ного освещения полевых лабораторий, следует учитывать при вы- боре метода анализа. В некоторых литературных источниках ча- сто данные по чувствительности обозначаются в единицах р. р. т. (части на миллион) и р. р. Ь. (части на миллиард). Если р. р. т. и р. р. Ь. относятся к концентрации пара или газа в воздухе, то их можно привести к более общепринятым единицам измерения, поль- зуясь следующей формулой пересчета: Мр х р- р- т. , , , 62 360Г мг л или гм - где М — молекулярный вес вещества; д — давление, мм рт. ст.; Т — темпера- тура, К. При использовании р. р. т. для обозначения концентрации рас- творов их можно безошибочно приравнять к мг/л или мкг/мл. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. На что следует обращать внимание при выборе реактивов для проведе- ния анализов? 2. Охарактеризуйте оборудование и организацию рабочего места для про- ведения анализов ОВ. 3. Какие возможности существуют для описания чувствительности анали- тических методов? Дайте определение понятий открываемый минимум и предель- ная концентрация. 4. Какая зависимость существует между открываемым минимумом и пре- дельной концентрацией? 5. Каковы причины, обусловливающие невозможность достижения заданной прописью чувствительности метода? 6. Что обозначает принятая в англосаксонской литературе величина р. р. т. и как пересчитать эти данные для концентрации пара вещества в мг/л нли а/ж3?
3. элементный анализ ОВ Химическое исследование неизвестного вещества после его очи- стки перегонкой, перекристаллизацией или возгонкой начинается с качественного обнаружения содержащихся в нем элементов, т. е. с качественного элементного анализа, который далее дополняют установлением определенных функциональных групп. В результате этих исследований создается представление о типе данного ОВ. Полная идентификация и подтверждение осуществляются затем с помощью специальных химических методов индикации предпо- лагаемого ОВ, определения физических констант, спектрального исследования и, наконец, количественного элементного анализа ве- щества, подвергнутого высокой степени очистки. 3.1. КАЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ Установление элементного состава органического соединения отно- сительно просто, так как речь идет о небольшом числе элементов. В состав ОВ, в частности, входят такие элементы, как фосфор, сера, азот, галогены, и некоторые металлы — мышьяк, свинец;, при- сутствие этих элементов в определенных комбинациях указывает на тип яда. 3.1.1. Обнаружение азота, серы и галогенов 3.1.1.1. Минерализация образца сплавлением с щелочными металлами - последующего обнаружения азота, серы и галогенов (проба по Лассеню) Не- сколько миллиграммов исследуемого вещества помещают в узкую пробирку или в запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной 10 см и диаметром 0,5 см, запаянный конец которой раздут в маленький шарик. При анализе спир- товых растворов ОВ отбирают 0,5 мл этого раствора и, осторожно нагревая, испаряют растворитель. К веществу или сухому остатку добавляют равное или удвоенное количе- ство глюкозы Затем при помощи стеклянной палочки в трубку до поверхности вещества проталкивают кусок (величиной с горошину) чистого сухого металли- ческого натрия (еще лучше калия) и начинают ее прогревать с открытого конца ца микрогорелке до расплавления щелочного металла и его полного смешения с ясследуемым веществом. Для завершения минерализации нижний конец трубки нагревают до красного каления. Затем еще горячую трубку погружают в ста- кан или фарфоровую чашку с 5 мл холодной воды (надевать защитные очки!). При соприкосновении^ с водой шарик трубки разрывается. Так как и на стенках трубки может оставаться исследуемое вещество, то ее измельчают пинцетом и Тоже погружают в воду. Содержимое стакана или чашки нагревают до кипения и после удаления горелкн несколько минут перемешивают. Затем остатки стекла 27
и обуглившиеся частицы отделяют фильтрованием. В фильтрате определяемые элементы находятся в виде анионов — цианида, сульфида и галогенидов. При таком способе минерализации можно провести предварительное обна- ружение фосфора. Для этого нужно в момент соприкосновения испытуемого ве- щества с щелочным металлом поднести к отверстию стеклянной трубки филь- тровальную бумагу, пропитанную раствором AgNO3. При наличии фосфора па бумаге появляется черное пятно, а при наличии серы — серое3. 3.1.1.2. Обнаружение азота. Обнаружение образовавшегося при сплавлении со щелочным металлом цианид-иона осуществляется специфической реакцией образования берлинской лазури. Для этого к части щелочного фильтрата (в случае кислой среды добавляют NaOH) приливают 2—3 капли 1%-ного раствора FeSO4, нагревают смесь до кипения и после добавления 2—3 капель 10%-ного раствора FeCl3 подкисляют НС1. В зависимости от содержания азота раствор приобретает окраску от зеле- ной до синей или образуется синий осадок берлинской лазури (при малом со- держании азота — только после длительного стояния). Положительный резуль- тат этой реакции является доказательством присутствия азота. Чувствительное обнаружение CN* возможно, если часть фильтрата после щелочного сплавления подкислить разбавленной H2SO4, нагреть и к отверстию пробирки поднести полосу фильтровальной бумаги, смоченной раствором о-толи- дина и ацетата меди(Н); в результате выделения свободной синильной кислоты бумага окрашивается в синий цвет ". Если испытуемое вещество содержит наряду с азотом и серу, то, проводя минерализацию пробы с недостаточным количеством щелочного металла, можно получить тиоцианат. Ион CNS- обна- руживают по образованию красной окраски при добавлении к под- кисленному фильтрату раствора FeCK. 3.1.1.3. Обнаружение серы. К части щелочного фильтрата при- бавляют несколько капель свежеприготовленного 1%-ного водного раствора нитропруссида натрия Na2[Fe(CN)5NO]-2H2O. Красно- фиолетовая окраска указывает на присутствие в испытуемом рас- творе серы в виде сульфида. При значительном содержании серы ее можно обнаружить до- бавлением раствора ацетата свинца к подкисленному уксусной кислотой фильтрату. При этом образуется черный осадок PbS. Чувствительное обнаружение минимальных количеств серы мо- жно осуществить каталитическим ускорением иод-азидной реакции: 2NaN3 + 12 —> 2NaI 4- 3N2 Обычно эта реакция идет очень медленно, но в присутствии следов сульфида она протекает быстро и до конца, что можно об- наружить по ослаблению или исчезновению окраски иода или по выделению газообразного азота Добавление ацетата кадмия в кислой среде препятствует образованию сероводорода. Реагенты Иод-азидный реагент — раствор 3 г азида натрия в 100 мл 0,1 н. раствора иода; раствор устойчив. Ацетат кадмия — 20%-ный водный раствор. * Ионы Си2+ служат катализатором реакции. — Прим. ред. 28
К 0,5 мл щелочного фильтрата прибавляют 1 каплю раствора ацетата кад- мия и подкисляют разбавленной уксусной кислотой. После прибавления 2 капель иод-азидного реагента при наличии серы наблюдается выделение пузырьков азота. Реакция с нитропруссидом натрия пригодна для индикации иприта. Для этого к 2 мл спиртового раствора ОВ добавляют кусочек металличе- ского натрия, чтобы перевести серу в сульфид-ион. После завершения реакции, т. е. после полного растворения натрия, к раствору приливают 2 мл воды и не- сколько капель свежеприготовленного 1%-ного раствора нитропруссида натрия. Красно-фиолетовое окрашивание указывает на присутствие сульфид-иона и тем самым иприта. Чувствительность реакции 0,1 мг иприта. Помехой являются фосфорилтиохолнновые соединения, из которых металлический натрий в спир- товом растворе выделяет тиохолин, образующий с нитропруссидом натрия ана- логичное окрашивание. 3.1.1.4. Обнаружёние галогенов (за исключением фтора). Перед определением галогенов из фильтрата должны быть удалены воз- можно присутствующие цианид- и сульфид-ионы. Для этого подкисляют HNO3 фильтрат после минерализации и выпаривают раствор до половины первоначального объема. Удаление цианид- н сульфид-ионов возможно также добавлением к щелоч- ному фильтрату нескольких капель 5%-ного раствора Ni(NO3)2. Выпадающие в осадок цианид и сульфид отделяют фильтрованием. К азотнокислому фильтрату добавляют несколько капель раствора AgNO3. Белый осадок указывает на присутствие хлора, желтоватый — брома и жел- тый— иода. Если осадок полностью растворяется в растворе (NH4)2CO3, то испытуемое соединение содержит только хлор. Обнаружение хлора в присутствии брома и иода может быть осуществлено путем осаждения галогенидов серебра, отделения осадка фильтрованием, про- мывки, суспендирования в воде и прибавления к этой суспензии I мл разбав- ленного раствора феррицианида калия и нескольких капель примерно 3°/о-ного раствора NH4OH. В присутствии хлора осадок покрывается слоем коричневого феррицианида серебра. Бром обнаруживают при помощи флуоресцеиновой бумаги. При нагревании подкисленного H2SO4 испытуемого раствора с бихроматом калия выделяется свободный бром, в присутствии которого на индикаторной бумаге образуется розовое окрашивание (получается тетрабромфлуоресцеин). Проба по Бельштейну. Для установления наличия галогенов в органических соединениях нагревают кусок медной проволоки диаметром около 1 мм, чтобы он покрылся пленкой окиси меди. Затем погружают конец проволоки в испытуе- мое вещество или его раствор и вносят проволоку в бесцветное пламя бунзенов- ской горелки. В присутствии галогенов пламя горелки окрашивается летучими галогенидами медн в синий или зеленый цвет Некоторые не содержащие галогенов соединения азота, а так- же серусодержащие соединения дают аналогичную реакцию. Со- единения фтора пламя не окрашивают, так как фторид меди не летуч. 3.1.1.5. Обнаружение фтора. Ион фтора, образовавшийся в ис- ходном щелочном растворе, обнаруживают реакцией с красным цирконализариновым лаком. В присутствии фтор-иона катион цир- кония превращается в бесцветный комплексный анион [ZrF6]2- и освобождается окрашенный в желтый цвет ализаринсульфонат натрия. 29
Реагенты Цирконализаринввый лак — смесь раствора 0,05 г азотнокислого циркония в 50 мл разбавленной HCJ (1:5) с'раствором 0,05 г ализаринсульфоната натрия в 50 мл воды. Цирконазоарсоновая индикаторная бумагаг — пропитывают фильтроваль- ную бумагу в течение 2—3 мин 0,025%-ным раствором п-диметиламиноазофенил- арсоновой кислоты в смесн спирта н концентрированной НС1 (9: 1). После суш- ки на воздухе эту светло-красную бумагу погружают на 10 мин в 0,01%-ный раствор хлорокиси циркония в 1 н. растворе НС1, после чего она тотчас при- обретает коричневую окраску. Затем бумагу последовательно промывают холод- ным и горячим (55 °C) 2 и. раствором НС1 (по 5 мин), водой и? наконец, спир- том или эфиром и сушат в вакууме. К 0,5 мл подкисленного HNO3 фильтрата после минерализации прибавляют несколько капель реагента. В присутствии фтора красная окраска лака исчезает, появляется желтое окрашивание, обусловленное присутствием ализарннсульфо- ната натрия. Определению мешают большие количества РО^-, AsOl-, которые реагируют аналогично. Специфичное обнаружение фтора в присутствии этих анионов удается после его выделения в виде фтористоводородной кислоты и идентификации последней индика- торной цирконазоарсоновой бумагой. Для этого часть фильтрата выпаривают досуха в свинцовом тигле. К остат- ку прибавляют несколько капель концентрированной H?SO4, закрывают тигель крышкой с отверстием и нагревают. К отверстию подносят стеклянную палочку с каплей разбавленной НС1. Через 1—2 мин эту каплю опускают на коричневую цнрконазоарсоновую бумагу. Появление красного окрашивания указывает на наличие нона фтора. Для обнаружения фтора в фосфорорганических соединениях, например в зарине, зомане и ДФФ, по реакции с цирконализйри- новым лаком нужно исходные соединения предварительно обрабо- тать алкоголятом. К 1—2 мл спиртового раствора пробы добавляют маленький кусочек нат- рия, по окончании реакции несколько минут нагревают, подкисляют раствор и проводят обнаружение, как описано выше. Фтор в органических соединениях можно обнаружить и по травлению стекла (см. раздел. 5.18.2.1). 3.1.2. Обнаружение фосфора и мышьяка 3-1.2.1 Минерализация пробы. В никелевый тигель помещают смесь 0,2 г безводного Na2COs с 0.5 г Na2O2 и добавляют некоторое количество испытуе- мого вещества или 1—2 капли его экстракта и дают ему впитаться в карбонат. Тигель осторожно нагревают на горелке до воспламенения смеси и затем массу плавят. После охлаждения тигель погружают в стакан с 10 мл воды и выщела- чивают плав. В раствор переходят: фосфор в виде фосфат-нонов, мышьяк в виде арсенат-ионов, сера в виде сульфат-ионов и ионы галогенов. Минерализацию можно также провести по Файглю смешением пробы веще- ства с окисью кальция и нагреванием смесн до красного каления. При этом получают термостойкий трехзамещенный фосфат (или арсенат) кальция. Метод применим только для малолетучих соединений. Фосфорорганические соединения превращаются также в ортофосфаты путем 10—15 мин кипячения их с 0,25н. раствором (NH4)2S20s- Этот метод4 особенно пригоден для обнаружения фосфора в вырезанных пятнах бумажных хромато- грамм. 30
З.1.2.2. Обнаружение фосфора. Большие количества фосфора осаждают в виде фосфоромолибдата аммония. Для этого к раствору молибдата аммония приливают по каплям концентри- рованную HNOj до полного растворения образовавшегося вначале белого осадка молибденовой кислоты. Затем добавляют несколько капель подкислен- ного HNO3 раствора минерализованного вещества. Желтое окрашивание, а после слабого нагревания — образование желтого осадка указывают на присутствие фосфора. Чувствительность этого способа может быть значительно повышена, если к реакционной смеси добавить несколько капель насыщенного уксуснокис- лого раствора бензидина и раствора NH«OH до щелочной среды. Синее окра- шивание, возникающее вследствие окислительного действия гетерополисоедине- иия, указывает на присутствие фосфора. Очень точным и надежным способом обнаружения фосфора яв- ляется реакция Цинцадзе5. Реагент Цинцадзе— нагревают 50 мл концентрированной H2SO4 (ч. д. а.) до появления белого тумана, затем прибавляют 3 г чистой порошкообразной окиси молибдена (МоО3) и вновь нагревают 5—10 мин-до растворения окнси. Раствор охлаждают и вливают в 50 мл воды. К еще горячей смесн прибавляют 0,15 г растертого металлического молибдена и нагревают 3—5 мин до кипения. Восстановление можно считать законченным, если 0,2 мл 1 и. раствора КМпО4 обесцвечиваются 2,5 мл полученного раствора. Через 10—20 мин синий раствор декантируют с осадка. Реагент сохраняется около 3 лет. Дли проведения определения к 2 мл слабо подкисленного H2SO4 минерали- зованного раствора испытуемого вещества прибавляют 1 мл предварительно обесцвеченного разбавлением водой реагента Цинцадзе и нагревают смесь 20— 30 мин на кипящей водяной бане. Синее окрашивание указывает на присутствие фосфора. Во всех приведенных выше реакциях арсенат-ион реагирует аналогично, поэтому при одновременном присутствии фосфат- и арсенат-ионов последний должен быть удален либо осаждением сероводородом из солянокислого раствора в виде сульфида, либо восстановлен до арсенита нагреванием пробы с сернистой кис- лотой. Быстрое и чувствительное обнаружение фосфора во многих гидролизующихся фосфорорганических соединениях, в том числе и в зарине, было разработано Велчем и Вестом6. Реагенты Перборат натрия—1%-иый раствор в воде. о-Дианизидинмолибдатный реагент32 — смешивают раствор 2,5 г гидрата молибдата натрия в 15 мл воды и 5 мл концентрированной НС1 с раствором 0,125 г о-дианизидина в 2 мл уксусной кислоты. Через 12 ч смесь фильтруют. Полученный реагент устойчив в течение 6—12 месяцев. Для проведения реакции помещают в небольшую пробирку 2 капли свеже- приготовленного раствора пербората натрия и несколько капель раствора испы- туемого вещества в летучем растворителе (вода, изопропиловый спирт или че- тыреххлористый углерод). Для удаления растворителя пробирку нагревают в вертикальном положении. Образующийся незначительный белый осадок хорошо прогревают в пламени горелки до его исчезновения. После этого пробирку охла- ждают сначала на воздухе, а затем в воде и прибавляют к пробе 2 капли о-дианизидинмолибдатиого реагента, предварительно вдвое разбавленного водой. Образование красновато-коричневого осадка указывает на присутствие фосфора. На проведение испытания, требуется не более 2 мин. Метод дает возможность обнаружить 0,5 мкг зарина. Гидролизующиеся мышьяк, содержащие соединения реагируют аналогично, 31
Другой широко применяемый способ обнаружения фосфора в фосфорорганических соединениях основан на восстановлении этих соединений алюмогидридом лития до фосфинов различной степени замещения 7 и обнаружении их по реакции с хлорной ртутью. Реагенты Алюмогидрид лития — непосредственно перед употреблением встряхивают 50 мг порошкообразного алюмогидрида лития в 2 мл абсолютного эфира. Индикаторная бумага — подучают погружением фильтровальной бумаги в 5%-ный раствор HgCl2 в 95%-ном спирте. Бумагу применяют слегка влажной. Раствор алюмогидрида лития помещают в пробирку, добавляют 1 мл рас- твора испытуемого соединения в эфире или дибутилфталате н тотчас закрывают п резиновой пробкой с двумя отверстиями. Через одно отвер- стие вставлена доходящая до дна пробирки изогнутая под углом стеклянная трубка, а через другое — прямая сужаю- щаяся книзу стеклянная короткая трубка диаметром 6 мм и длиной 140 мм (рис. 1), в которой находится полоса инди- каторной бумаги шириной 4 мм и длиной 150 мм. Смеси дают постоять примерно 5 мин, после чего очень осторожно при помощи резиновой груши, присоединяемой к отводу изо- гнутой стеклянной трубки, вытесняют образовавшийся фос- х фин из пробирки, причем часть эфира испаряется. При нали- [[ чии фосфора образуемое с HgCl2 соединение дает на бумаге £-4 желтое окрашивание. Если бумагу на короткое время по- ВтГ местить в 10%-ный раствор КТ, то она приобретает оранже- вую окраску. Эта обработка делает определение более чув- ствительным. Мышьяксодержащие соединения реагируют ана- логично; образовавшиеся арсины окрашивают инди- каторную бумагу в цвета от желтого до коричневого, при обработке раствором KI окраска становится г;) светло- или темно-коричневой. При не слишком низких концентрациях идентифицируемых соедине- ние. 1. Прибор ний разная окраска индикаторной бумаги дает воз- для восстало- можность хорошо различить фосфор- и мышьяк- вления при ПО- содержащие соединения, мощи алюмо- тт гидрида лития. Чувствительность реакции для отдельных соеди- нений различна и варьирует от 1 до 100 мкг/мл. В этих условиях содержащаяся в иприте сера не восстанавливается до H2S, который также мешает определению. 3.1.2.3. Обнаружение мышьяка. Обнаружение мышьяка прово- дится после минерализации образца при помощи пробы по Гут- цейту (см. стр. 97). 3.1.3. Элементный микроанализ Описание систематического хода микроанализа и, особенно, обна- ружения элементов в ОВ приведено в работах Видмарка8 и Бен- нета с сотр.9. Видмарк минерализовал пробы при помощи щелоч- ных металлов, а Беннет и ертр. — по способу Эмиха, используя окись кальция и цинк. Для этих анализов достаточно несколь- ких миллиграммов испытуемого вещества, Такие количества ОВ 32
получают путем адсорбции их пропусканием отравленного воздуха через трубки, заполненные активированным углем и силикагелем, и последующей экстракцией. Обнаруживать гетероэлементы (Р, N, S, As и др.) в растворах, полученных после обработки щелочным металлом, можно с большой чувствительностью, используя также метод зонной плавки 10. 3.1.4. Оценка результатов качественного элементного анализа Чтобы установить по данным качественного элементного анализа возможное ОВ, удобно полученные результаты записывать в виде таблицы (табл. 1). Таблица 1. Сопоставление результатов элементного качественного анализа Возможное ОВ Зарин, зоман, ДФФ и другие заме- щенные фторфосфаты Табун, параоксон (Е600) Амитон, фосфорилтиохолин, пара- тион (Е 605) Систокс, изосистокс Иприт Азотистый ипрнт, фосгенокенм, хлор- пикрин. о-хлорбензилиденмалоноди- нитрил Люизит, метил-, этил-и фенилдихлор- арсин, дифенилхлорарсин (кларк I) Дифеиилцианарсин (кларк II) Адамсит Фторацетат, фторэТанол Хлорацетофенон, 2,4-дихлорфеноксн- уксусная кислота (2,4-D), 2,4,5-трнхлорфеноксиуксусная кис- лота (2,4,5-Т) Бромбензилцианид Бромацетон, ксилилбромнд Алкалоиды, LSD 3.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ* В отравляющих веществах гетероэлементы определяют преимуще- ственно после окислительного разложения этих соединений. В ре- зультате разложения фосфор превращается в РО?-, сера — в * С микрометодами анализа органических соединений можно познакомиться в книге: Климова В. А., Основные микрометоды анализа органических со- единений. М., «Химия», 1967. — Прим. ред. 2 Зак. 677 33
SOl-, азот — в CN~ или NH3 и галогены — в соответствующие ионы, обычно определяемые методами количественного неоргани- ческого анализа. При определении содержания углерода и водоро- да в молекулах ОВ, содержащих фосфор и фтор, следует обра- тить внимание на некоторые особенности методов, отличающие их от обычных методов элементного анализа. Вообще, элементный анализ имеет смысл только тогда, когда исследуемый образец яв- ляется индивидуальным веществом высокой степени чистоты. Для очистки пользуются многократной перегонкой или перекристалли- зацией образца, например, до достижения постоянной температуры плавления. При точном соблюдении методики количественный эле- ментный анализ является надежным методом установления иден- тичности соединения. 3.2.1. Определение углерода и водорода Принцип определения заключается в том, что навеску испытуемо- го вещества окисляют кислородом в трубке для сожжения, в ко- торую помещен платиновый катализатор, окись меди и хромат свинца. Продукты окисления — двуокись углерода и вода погло- щаются количественно в поглотительных трубках, что устанавли- вают взвешиванием их до и после сожжения. Присутствие азота, серы, хлора и брома в соединениях не мешает определению, так как обычно в трубку для сожжения помещают универсальный наполнитель. Так, образовавшаяся окись азота восстанавливается в слое раскаленной меди, галогениды связываются серебряной ва- той, а сера — серебряной ватой и хроматом свинца. При сожжении фторорганических соединений пользуются наполнителем, содержа- щим также окись магния11’12 или сурик (РЬ3О4), нанесенный на пемзу13, который нагревают до 550 °C. В качестве катализатора сожжения при определении углерода и водорода в фторсодержа- щих органических соединениях хорошо зарекомендовал себя про- дукт разложения перманганата серебра 13, получающийся при на- гревании этого соединения при 100—120 °C и последующего двух- часового нагревания при 550 °C. Этот продукт может быть также использован в качестве катализатора сожжения и фосфороргани- ческих соединений14. Кроме оказываемого каталитического дей- ствия он связывает образующиеся при сожжении и мешающие определению окисли фосфора, серы и галогены, включая фтор. Изящный способ одновременного .определения углерода, водо- рода и фтора разработан Мазором 15. Вместо обычного наполни- теля в гильзу для сожжения помещают две платиновые звездочки и трубку из спекшейся окиси алюминия, внутренняя поверхность которой покрыта суриком. Нагретый до 550°C слой сурика спо- собствует полному окислению углерода и водорода, фтор связы- вается во фторид свинца PbF2. По окончании сожжения слой су- рика вынимают и определяют в нем фтор в виде фторхлорида свинца. 34
При определении углерода и водорода в органических соеди- нениях, содержащих фосфор и другие элементы, исследуемый об- разец перемешивают 12’16 в лодочке для сожжения с окисью воль- фрама WO3, а в качестве окислителя помещают в трубку для сожжения слой окиси кобальта Со3О4. Мешающие определению окислы фосфора поглощаются слоем пемзы, покрытой серебром 17. При определении кислорода в соединениях, содержащих фос- фор и фтор, образец смешивают с порошкообразным никелем и хлоридом серебра 18. Пиролиз можно проводить в никелевой трубке при 900 °C над катализатором — платиной на газовой саже. В качестве инертного газа через систему пропускают смесь, со- стоящую из-98% N2 и 2% Н2. Фторсодержащие продукты после сожжения поглощают в трубке, наполненной аскаритом (едкий натр на асбесте). 3.2.2. Способы минерализации для последующего определения Р, S, N, F, С1 и As Из большого числа способов, пригодных для минерализации орга- нических соединений, здесь будут описаны только некоторые са- мые простые и быстро осуществляемые, что особенно важно для анализа ОВ. Наиболее упо- требляемым и современным яв- ляется метод Шёнигера 19~20, развитый в дальнейшем други- ми авторами. Согласно методу сожжение про- водят в колбе, наполненной кислоро- дом. На рис. 2 показано устройство колбы Шёнигера. Она представляет со- бой колбу Эрленмейера емкостью 300 или 500 мл, закрываемую пришлифо- ванной пробкой, в оттянутый конец которой впаяна платиновая сетка или спираль. Навеску вещества по- мещают на специально вырезанный кусок беззольной фильтровальной бумаги (рис. 3), который затем скла- дывают в соответствии с пунктир- ными линиями. Для анализа жидких веществ ими пропитывают кусок фильтровального картона или берут навеску в небольших желатиновых Рис. 2. Кислород- ная колба Шёни- гера. Рис. 3. Филь- тровальная бу- мага для сож- жения по Шё- нигеру. или полиэтиленовых капсулах, которые заворачивают в фильтровальную бумагу и прикрепляют к платиновой сетке или спирали. В колбу вливают примерно 10 мл используемого в определении поглощающего раствора и в течение не- скольких секунд пропускают кислород для вытеснения воздуха. Узким пламенем бунзеновской горелки поджигают свободный конец фильтровальной бумаги и быстро вставляют пробку в колбу. Вследствие возникающего избыточного дав- ления пробку следует сильно прижимать рукой (работа в защитных очках обя- зательна!). Во время протекающего очень быстро сожжения (примерно 20 сек) колбу держат наклонно, чтобы могли сгореть опадающие на сухие стенки колбы кусочки фильтровальной бумаги. Для полного поглощения продуктов 2* 35
Рис. 4. Универ- сальная бомба Вуртцшмитта. сгорания колбу оставляют на 10—15 мин, периодически ее встряхивая. За- тем на края горла колбы наливают некоторое количество воды и вынимают пробку. Образовавшееся вследствие поглощения продуктов сгорания разреже- ние способствует всасыванию воды в колбу; при этом обмывается пробка и ее шлиф. В полученном растворе соответствующими методами определяют на- ходящиеся в виде анионов фосфор, серу, галогены или мышьяк. Для жидкостей, кипящих’ниже ТОО °C, этот спо- соб минерализации непригоден. Примерно для тех же целей, что и описанный выше способ, применима и минерализация в уни- версальной бомбе Вуртцшмитта21, устройство которой понятно из рис. 4. Навеску испытуемого вещества перемешивают в бомбе с перекисью натрия; в качестве горючего в бомбу добав- ляют некоторое количество этиленгликоля. При нагрева- нии закрытой бомбы смесь загорается уже при 56 °C; раз- виваемая при сгорании высокая температура приводит к полной минерализации вещества в течение 1 мин. Для минерализации органических соединений очень часто используют разлагающее действие металлического калия. При этом сера количе- ственно превращается в сульфид калия, а галоге- ны — в соответствующие галогениды калия. Для микроопределений пригодно разложение по Циммерману22, осущест- вляемое в запаянной стеклянной трубке длиной 8 см и диаметром 6 мм (рис. 5). Металлический калий отделен от навески вещества стеклянной палочкой. Трубку нагревают в горизонтальном положении до расплавления калия и дают ему стечь на вещество. Минерализа- ция заканчивается в течение не- скольких минут. Определение можно проводить с несколькими миллиграммами вещества. Для определения фосфо- ра, мышьяка и азота в орга- нических соединениях при- годны также способы мине- рализации различными жид- кими окисляющими смесями. Наряду с такими давно из- вестными окислителями, как смеси серной кислоты и пере- киси водорода, серной и азотной кислот, серной кислоты и перманганата калия и другими, очень эффективна смесь серной и хлорной кислот23 и хлорная кис- лота в момент ее выделения из перхлората аммония действием смесью азотной и соляной кислот24. Чаще всего минерализация сводится к тому, что исследуемый образец нагревают в открытой колбе Кьельдаля с окисляющей смесью. Применение прибора, пред- ложенного Бетге25, в котором окисляющая смесь конденсируется в обратном холодильнике, имеет то преимущество, что в нем воз- Калий Рис. 5. Трубка для минерализации органи- ческих соединений металлическим калием по Циммерману22 (верхняя трубка предназ- начена ' для разложения жидкостей, ниж- няя— для твердых веществ). 36
можно разложение и летучих компонентов, кроме того, расход окис- ляющей смеси невелик. Для сожжения азотсодержащих соединений пригоден метод Кьельдаля, при котором образуется аммиак. Предложено много различных минерализующих смесей. Наиболее действенной явля- ется смесь концентрированной серной кислоты, сульфата калия, окиси ртути и селена 26-27, с помощью которой минерализация за- нимает примерно 20 мин. Способ Кьельдаля с успехом применяется для веществ, содержащих аминогруппы. Весьма медленно минера- лизуются гетероциклы; вещества, содержащие нитрогруппы, коли- чественно разлагаются только после предварительного восстанов- ления в бомбе иодистым водородом28 или цинком с соляной кис- лотой 29. Из специальных методов минерализации фторорганических со- единений следует упомянуть универсальной кварцевый прибор для сожжения Викболда30-31, в котором сожжение идет в токе грему- чего газа. Работа с этим прибором или со значительно более де- шевой колбой Шёнигера в присутствии кислорода имеет то пре- имущество, что минерализованный раствор содержит незначитель- ные количества посторонних ионов, присутствие которых может понижать точность определения интересующих элементов. 3.2.3. Определение фосфора При сожжении фосфорорганических соединений в колбе Шёни- гера при недостаточном количестве окислителя на платиновой сет- ке могут оставаться частички углерода, содержащие фосфор, что приводит к искажению результатов анализа. Чтобы избежать это- го, рекомендуется работать в колбе Эрленмейера емкостью 500 мл и добавлять к навеске исследуемого вещества 10—20 мг персуль- фата аммония33. Так как обычная платиновая сетка быстро раз- рушается фосфором, то лучше пользоваться спиралью из платино- вой проволоки34. Поглотительным раствором обычно служит смесь из 10 мл воды и 2 мл серной или азотной кислоты, часто с добав- кой перекиси водорода. После полного поглощения продуктов сожжения и смывания со стенок колбы минерализованного рас- твора его кипятят не менее 10 мин для гидролиза образовавшихся пиро- и метафосфатов. Для определения фосфора имеется большое число весовых, объ- емных и фотометрических методов. При одновременном присут- ствии в соединении и фтора для полумикроопределения удобно осаждать фосфор в виде хинолинмолибденофосфата и завершать определение титрованием растворенного осадка 35-36-74. Для мик- роопределения целесообразно пользоваться фотометрическим ме- тодом, основанным на образовании фосфорномолибденовой кис- лоты и ее восстановлении в молибденовую синь72. Очень быстрым и простым методом 37 является экстракция желтой фосфорномолиб- деновой кислоты амилацетатом’ и ее фотометрическое определение 37
при 400 или 430 нм. Если требуется более высокая чувствитель- ность, например при навеске вещества менее 10 мг, то, прибавляя ванадат аммония 33’38’73, получают желтый фосфатованадатомолиб- датный комплекс, содержание которого определяют фотометриче- ски. В присутствии фтора фосфат может быть также определен комплексометрическим титрованием 34’39. При этом в соответствии с прописью 34-39 к раствору при pH 10 добавляют избыток MgCl2, который затем обратно оттитровывают комплексоном III в присут- ствии метилтимолового синего в качестве индикатора. Сера, хлор и бром определению фосфора этим полумикрометодом не пре- пятствуют. Определение фосфора во фторсодержащих соединениях в виде хинолинмолибденофосфата производят следующим образом 36. Реагенты Молибдат натрия — раствор 15 г молибдата натрия в 100 мл воды (приго- товлять и хранить раствор следует в полиэтиленовой посуде). Гидрохлорид хинолина — раствор 20 мл перегнанного хинолина в смеси 800 мл горячей воды и 25 мл концентрированной НС1. Полученный раствор охлаждают, фильтруют и доводят объем до 1 л. Минерализованный раствор, содержащий приблизительно 2—3 мг фосфора, подкисляют НС1 и кипятят несколько минут для удаления СО2. После упарива- ния раствора до 10 мл прибавляют 0,5 г бориой кислоты, фильтруют и промы- вают фильтр примерно 20 мл горячей воды. К фильтрату прибавляют 5 мл профильтрованного раствора молибдата натрия и 5 мл концентрированной НС1. Раствор нагревают до кипения и для осаждения добавляют к нему при встря- хивании, по каплям, сначала медленно, а затем быстро 5 мл раствора гидро- хлорида хииолииа. Для образования осадка смесь нагревают 15 мин на водя- ной баие, охлаждают и декантируют через фритту с толщиной фильтрующего слоя примерно 0,5 см. Осадок дважды промывают декантацией, приливая каж- дый раз по 4 мл разбавленной НС1 (1:9), затем холодной водой переносят его на фильтр. Промывку холодной водой продолжают до исчезновения следов НС1 в фильтрате. Затем осадок и фильтрующий слой количественно переносят в колбу Эрленмейера, разбавляют 20 мл воды и при встряхивании растворяют в 10 мл 0,5 н. раствора NaOH. Прибавляют 3 капли смешанного индикатора (смесь 0,1%-ных спиртовых растворов фенолфталеина и тимолового синего в соотношении 2:3) и оттитровывают избыток щелочи 0,5 и. раствором НС1 до изменения окраски от фиолетовой через светло-зеленую до бледно-желтой; 1 мл 0,5 н. раствора NaOH соответствует 0,5958 мг фосфора. Определение можно также завершать весовым способом путем взвешивания осадка 76,77, состав которого отвечает следующей фор- муле (C9H7N)3-H3PO4- 12МоО2 Осаждение фосфора в виде хинолинмолибденофосфата может быть использовано также для определения фосфора в серусодер- жащих соединениях75. 3.2.4. Определение серы При определении серы путем сожжения испытуемого вещества по Шёнигеру в качестве поглощающей жидкости в колбу нали- вают 4 мл воды и 0,2—0,5 мл Н2О2. При больших навесках ис- пытуемого вещества и значительном содержании серы образовав- 38
шуюся при минерализации серную кислоту определяют весовым способом — осаждением в виде сульфата бария при помощи BaClj. Повышая содержание НС1 в осаждающем растворе примерно до 1%, можно уменьшить помехи, вызываемые присутствием фос- фата 39. Весьма чувствительным является объемное определение суль- фата по Фритцу и Ямамура 40, которое было разработано Вагне- ром 41 в качестве микрометода. Титрование проводят перхлоратом бария в присутствии торйна — натриевой соли о-[(2-окси-3,6- дисульфо-1-нафтил)-азо]-фениларсоновой кислоты. Катионы, ме- шающие определению, удаляют перед титрованием пропусканием раствора через катионообменную колонну, фосфат — кипячением с карбонатом магния40 или прибавлением окиси серебра к получен- ному кислому раствору перед обработкой на катионообменнике 42. Для микроопределения серы пользуются следующей методи- кой 41. Реагенты Торин — 0,2%-ный водный раствор. Метиленовый синий — 0,0125%-ный водный раствор. Перхлорат бария — 0,02 н. раствор. Растворяют 3,3627 г Ва(С1О4)2 в 200 мл воды, доводят объем раствора изопропиловым спиртом примерно до 1 л и до- бавлением НСЮ4 устанавливают в растворе pH 2,5—4. После этого изопропи- ловым спиртом доводят объем точно до 1 л и титруют аликвотную часть рас- твора 0,01 н. раствором H2SO4; 1 мл 0,02 н. раствора Ва(С1О4)2 соответствует 0,6413 мг серы. После минерализации и поглощения продуктов сожжения на края горла колбы наливают несколько капель изопропилового спирта (всего на промывку расходуют 16 мл), вынимают пробку и обмывают спиртом платиновую сетку и стенки колбы. Разбавленной НСЮ4 доводят кислотность раствора до pH 2,5—4, что проверяют по индикаторной бумаге. После прибавления 1 капли 0,2%-ного водного раствора торйна и 1 капли 0,0125%-ного водного раствора метиленового синего титруют 0,02 н. раствором Ва(С1О4)г До изменения окраски от светло- зеленой до розовой. Таким способом можно одновременно определять серу и хлор43, но при этом не нужно прибавлять метиленовый синий. Реагенты Дихлорфлуоресцеин — О,\а1о-кый раствор в изопропиловом спирте. Перхлорат серебра — 0,01 и. раствор. Растворяют 1,378 е Ag2CO3 (или 1,159 г AgO) в эквимольном количестве НС1О4 и доводят водой объем до 50 мл, быстро нагревают до кипения и после охлаждения разбавляют изопропиловым спиртом до 1 л. Титр раствора устанавливают по хлористому натрию. После определения серы титрованием Ва(С1О4)г прибавляют 2—3 капли рас- твора дихлорфлуоресцеина, 0,1 н. раствор NaOH до светло-розовой окраски и титруют 0,01 н. раствором AgC104 до перехода окраски в фиолетово-розовую. Серу в фосфорорганических соединениях можно определять сожжением по ГТреглю на платиновом катализаторе44 при 930°C. Окись фосфора поглощается слоем окиси цинка, а образовавшаяся трехокись серы — раствором перекиси водорода, после чего обра- зовавшийся сульфат определяют титрованием раствором Ва(С1О4) 2 39
3.2.5. Определение азота Образующийся при минерализации по Кьельдалю аммиак отгоняют и улавливают в колбе с определенным объемом титрованной кис- лоты, после чего содержание его определяют ацидиметрически (обратным титрованием избытка кислоты) или колориметриче- ски — реагентом Несслера. При малом содержании азота его можно иногда определять не- посредственно в колбе для минерализации путем окисления гипо- хлоритом и последующим взаимодействием с фенолом с образова- нием индофеноловых красителей 45’ 46. Вместо гипохлорита можно применять хлорамин Т, при этом получается хлорамин NH2C1, кото- рый при действии пиридин-пиразолонового реагента дает окрашен- ную рубеановую кислоту 47. При действии гипобромита на аммониевые соединения выде- ляется азот: 2NHJ + 4ОВг" —► N2 4-4ВГ +4Н2О Избыток гипобромита может быть определен иодометрически. Этот метод может быть использован для определения азота после минерализации48. Реагенты Раствор гипобромита —к раствору 16 г NaOH в 40 мл воды приливают 4 мл брома и доводят водой объем до 1000 мл. Йодистый калий— 10%-иый водный раствор. Тиосульфат натрия — 0,1 и. раствор. Навеску вещества ~0,1 г, содержащую 2—10 мг азота, минерализуют в колбе Кьельдаля емкостью 250 мл смесью, состоящей из 20 мл концентрирован- ной H2SO4, 7 г K2SO4 и 0,1 г окиси ртути. После охлаждения реакционную смесь нейтрализуют в присутствии метилового красного 10 н. раствором NaOH и затем для создания избытка щелочи добавляют еще 2 капли щелочи. Прили- вают 75 мл 0,1 н. раствора гипобромита и через 5 мин — 20 мл 10%-ного рас- твора KI и 50 мл 2 н. раствора H2SO4. Выделившийся иод титруют 0,1 н. рас- твором ИагЗгОз в присутствии крахмала в качестве индикатора. Параллельно проводят контрольную пробу с 75 мл гипобромита. Если применявшаяся для минерализации смесь содержала се- лен, то после разбавления раствора до 500 мл и прибавления 10 мл 5%-ной H2SO4 минерализованный раствор нагревают до обесцве- чивания, фильтруют и после нейтрализации NaOH анализируют, как указано выше. 3.2.6. Определение фтора Количественная минерализация фторорганических соединений до- статочно трудна из-за прочности связи С—F. Для всех фтороргани- ческих соединений удобным является сожжение в пламени грему- чего газа по Викболду30. При сожжении в колбе Шёнигера реко- мендуется добавлять к навеске испытуемого вещества перекись натрия, способствующую сожжению. Для поглощения продуктов сгорания в колбу наливают 10 мл воды и 1 мл 2 н. раствора NaOH. 40
Фторорганические соединения можно количественно разложить, нагревая их с металлическим калием в запаянных трубках49. Для разложения 3—4 мг вещества требуется 50—60 мг калия. Мине- рализация заканчивается в течение 3 мин. Чтобы избежать дей- ствия фтора на некоторые сорта стекла, трубки для сожжения предварительно кипятят с соляной кислотой. Минерализовать фторорганические соединения удобно также в бомбе Вуртцшмитта. Применение различных жидких окисли- тельных смесей не всегда приводит к количественному разложению. Известно большое число весовых, объемных и колориметриче- ских методов определения фторид-ионов в растворах после минера- лизации. В большинстве способов нужно предварительно отделять мешающие определению, сопутствующие ионы, особенно фосфат- ионы, образующиеся при минерализации фторфосфорных соедине- ний. Фосфат-ионы не мешают определению фтор-иона при осажде- нии его в виде хлорфторида или бромфторида свинца, количество которых можно определять как весовыми50, так и объемными спо- собами. Вследствие сравнительно большой растворимости PbCIF точность весового определения мала. При объемном анализе можно определять в осадке свинец51 или хлор 52~54, а в растворе — избы- точные ионы свинца55. Более трудоемким способом определения фтора в присутствии фосфатов является осаждение его при pH 4,0—4,5 в виде фторида кальция 56, добавленный избыток кальция определяют комплексометрически. Для микро- и полумикроопреде- лений наиболее удобен метод с применением нитрата тория, который будет описан ниже, а также объемное определение57 хлоридом це- рия (III). Однако в этих способах приходится отделять фтор от фос- фат-ионов. Основным способом отделения фтора является отгонка фтористого водорода с паром из кислотного раствора, впервые опи- санная Виллардом и Винтером 58. .К перегоняемой смеси для свя- зывания галоидоводородных кислот добавляют сульфат серебра, сероводород связывают серебряной спиралью, находящейся в ло- вушке, помещенной по пути следования пара. Разработаны различ- ные типы перегонных аппаратов, из которых прибор Питцка и Эрлиха59 имеет то преимущество, что при работе с ним не нужно наблюдать за процессом отгонки, так как требуемая для образова- ния пара вода находится в цикле. Отгонку ведут из раствора, со- держащего серную и хлорную кислоты. Кроме того, к смеси добав- ляют немного битого стекла, для того чтобы фтор отгонялся в виде кремнефтористоводородной кислоты. Последняя поглощается в приемнике со слабым раствором карбоната натрия. Разработанный также Виллардом и Винтером58 метод опреде- ления фторидов титрованием нитратом тория многократно подвер- гался видоизменениям: 4NaF + Th(NO3)4 —> ThF4 + 4NaNO3 В то время как в ранее рекомендованных буферных системах реакция протекала нестехиометрически, вследствие чего требовалось 41
прибегать к построению калибровочной кривой, Капицу и Шол- леру49 удалось, используя буферную смесь глицин — перхлорат натрия — хлорная кислота, достигнуть строгого стехиометрического течения реакции. В качестве индикаторов для установления конца титрования нитратом тория пригодны смешанный индикатор Баллс- цо60, состоящий из ализаринсульфоната натрия, метиленового си- него или водяного голубого 49, и предложенный Шмидтом иОртлоф- фом 61 смешанный индикатор, содержащий ксиленол оранжевый и Чикаго синий. Определение фтора после минерализации вещества нагрева- нием с калием осуществляется следующим образом 49. Реагенты Нитрат тория — 0,02н. раствор (титр устанавливают по фториду натрия). Ализариновый красный S — 0,05%-иый водный раствор. Буферная смесь pH 3,3 — смесь 6.7 г глицина (гликокола), 11 г NaC104, И мл I н. раствора НС1О4 разбавляют водой до 100 мл. Разбивают трубку, в которой проводилась минерализация, и переносят осколки и содержимое в колбу Эрленмепера емкостью 100 мл. Прибавлением 2 мл метанола разлагают избыток калия, затем отдельными порциями добав- ляют 5 мл воды. Раствор фильтруют через волокнистый фильтр, который че- тыре раза промывают кипящей водой (каждый раз по 2,5 мл). После охлажде- ния к нему добавляют 0,5 мл раствора ализаринового красного S и нейтрали- зуют 10%-ной хлорной кислотой до перехода красной окраски в желтую. Затем добавляют 2 мл буферной смеси и по каплям 0.01 %-пый раствор метиленового синего, водяного голубого или чпкаго синего до появления зеленого окрашива- ния. Титрование проводят 0.02 н. раствором нитрата тория до перехода окраски в красно-фиолетовую. После минерализации соединений, содержащих кроме фтора также фосфор, фтор следует отделять перегонкой. Если фториды пятикоординированного фосфора подвергаются обработке этилатом натрия с образованием фторида натрия62-63 R(Ok ,О Р(О)Х ,О + NaOC2H5 —> 'Р^ + NaF ROZ XF ROZ ^ОСПН-, то для определения фтора предварительная его отгонка не нужна. Образующиеся сложные диэфиры не препятствуют определению фтора титрованием нитратом тория. Для проведения определения навеску фторфосфата (пли фторфосфоната), содержащую 1 —10 мг фтора, обрабатывают 10 мл раствора 1 г металлического натрия в 20 мл этанола, не содержащего альдегида. Реакция обычно заканчи- вается в течение 5—15 мин. Однако некоторые вещества следует предваритель- но растворять в 25 мл этанола и после добавления 1 г металлического натрия кипятить с обратным холодильником 15 мин. Очень медленно реагирующие со- единения предварительно растворяют в н-гексаполе п после прибавления натрия также кипятят с обратным холодильником. Титрование выделившегося в резуль- тате алкоголиза фтор-иона нитратом тория проводят по Хоскинсу и Феррису64 или методом, описанным Каинцем и Шоллером 49. Так как фторфосфаты в применяемой для титрования буферной смеси (pH 3) не гидролизуются, то ионный фтор из соответствую- щего HF и гидролизуемый фтор дифторидов могут быть определе- 42
ны прямым титрованием нитратом тория в присутствии монофтор- фосфатов. Моноалкилфосфаты, образующиеся при гидролизе легко гидролизуемых алкилдихлорфосфатов, мешают титрованию. Раз- личие между ионом фтора из HF и фтор-ионом, полученным при гидролизе алкилдифторфосфатов, может быть установлено коли- чественно двумя ацидиметрическими титрованиями—едким нат- ром па холоду и раствором трибутиламина в этаноле с примене- нием индикатора бромкрезолового зеленого62. 3.2.7. Определение хлора, брома и иода При сожжении по методу Шёнигера в присутствии кислорода для поглощения продуктов сгорания наливают в колбу 10 мл воды и 1 мл 1 н. раствора КОН. Хлор определяют по Фольгарду или ацидиметрически устанавливают количество гидроксильных групп, эквивалентное содержанию галогенида, выделяющегося при доба- влении к нейтральному раствору пробы нейтрального раствора основного цианида ртути65. Можно пользоваться также меркуро- метрическим титрованием с дифени.ткарбазоном в качестве индика- тора66’78 или аргентометрическим титрованием с индикатором ди- хлорфлуоресцеином67. Бром определяют аргентометрически по Фольгарду или иодометрически по Кольтгоффу68. Определение иодидов производится очень точным методом Лейперта69, в кото- ром иодид окисляют бромом в иодат и после прибавления йоди- стого калия выделяющийся иод титруют раствором тиосульфата натрия. Для микроопределения хлора и брома в органических сое- динениях удобной является минерализация калием в запаянных трубках с последующим титрованием по Фольгарду70. 3.2.8. Определение мышьяка Наряду с различными мокрыми способами минерализации, приме- нение которых для определения мышьяка в ОВ описано в разделе 5.4.2, удобным является также сожжение в колбе Шёнигера71. Так как платина с мышьяком образует сплав, то для прикрепления на- вески вещества, завернутой в фильтровальную бумагу, к пробке колбы припаивают кварцевую спираль. Продукты сгорания погло- щаются 10 мл 0,1 н. раствора иода, в котором образовавшийся трехвалентный мышьяк окисляется в пятивалентный. В дальней- шем проводят фотометрическое определение молибденовой сини, образующейся в результате восстановления мышьякмолибденовой кислоты. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие продукты образуются при минерализации органических соединений щелочным металлом? 2. Какие продукты образуются при минерализации органических соединений окислительным сплавлением с перекисью натрия? 43
3. Какие сочетания гетероэлементов, галогенов и металлов, обнаруживаемые качественным элементным анализом, характерны для отравляющих веществ? 4. Какие способы минерализации употребимы в количественном элементном анализе? 5. Как определяют фтор в фторфосфатах и фторфосфонатах? ЛИТЕРАТУРА 1. Fei gl F., Z. anal. Chem., 74, 369 (1928). 2. F e i g 1 F., R a j m a п E., Mikrochem., 12, 133 (1932). 3. Ketcham R., L о w - В e e г A., J. Chem. Educ., 38, 414 (1961). 4. GetzM. E„ J. Assoc. Off. Agric. Chem., 47, 1103 (1964). 5. Zinzadze S. R., Z. Pflanzenernahr. Diing. Bodenkunde, A16, 129 (1930). 6. Welch C. M„ West P. W„ Anal. Chem., 29, 874 (1957). 7. Eggert sen F. T., Weiss F. T., Anal. Chem., 29, 453 (1957). 8. Widmark G., Akta Chem. Scand., 7, 1395 (1953). 9. В e n n e 11 E. L. et al., Anal. Chem., 19, 1035 (1947). 10. M e i s e 1 T. et al., Mikrochim. Acta, 1961, 874. 11. I n gr a m G., Analyst, 86, 539 (1961). 12. Campbell A. D., McDonald A. M. G., Anal. Chim. Acta, 26, 275 (1962). 13. Horacek J., Korb 1 J., Chem. Listy, 51, 2132 (1957). 14. L у s s у j I., Z а г e m b о J. E., Microchem. J., 2, 245 (1958). 15. Ma z or L., Mikrochim. Acta, 1957, 113. 16. G a w a r g io u s Y. A., McDonald A. M. G., Anal. Chim. Acta, 27, 842 (1962). 17. Binkowski J., Vecera M., Mikrochim. ichnoanalyt. Acta, 1965, 842. 18. E h г e n b e r g e r F. et al., Z. anal. Chem., 198, 242 (1963). 19. Schoniger W., Mikrochim. Acta, 1955, 123. 20. Schoniger W., Mikrochim. Acta, 1956, 869. 21. Wurtz schmitt B., Mikrochem. verein. Mikrochim. Acta, 36/37, 769 (1951). 22. Zimmermann W., Mikrochem. verein. Mikrochim. Acta, 31, 15 (1943). 23. Diehl H„ Smith G. F„ Taianta, 2, 209 (1959). 24. Smith G. F„ Taianta, 11, 633 (1964). 25. Bethge P. O„ Anal. Chim. Acta, 10, 317 (1954). 26. Milbauer J., Z. anal. Chem., Ill, 397 (1938). 27. Kala H., Pharmazie, 18, 29 (1963). 28. Friedrich A. et al., Z. physiol. Chem., 216, 68 (1933). 29. Fish V. B„ Anal. Chem., 24, 760 (1952). 30. Wickbold R„ Angew. Chem., 64, 133 (1952); 66, 173 (1954). 31. E h r e n b e r g e r F., Mikrochim. Acta, 1959, 192. 32. Robinson J. W., West P. W„ Microchem. J., 1., 93 (1957). 33. D i г s c h e r 1 A., Erne F., Mikrochim. Acta, 1960, 755. 34. В e n n e w i t z R., Mikrochim. Acta, 1963, 1094. 35. В e 1 ch er R„ Me D о n a 1 d A. M. G., Taianta, 1, 185 (1958). 36. Fennell T. R. et al., Analyst, 82, 639 (1957). 37. Kirsten W. J., Carlsson M. E., Mikrochem. J., 4, 3 (1960). 38. De ba 1 E., Chim. Anal., 45, 66 (1963). 39. Kramer N., Mikrochim. Acta, 1965, 144. 40. Fritz J. S., Yamamura S. S., Anal. Chem., 27, 1461 (1955). 41. W a gne r H., Mikrochim. Acta, 1957, 19. 42. С о 1 s о n A. F., Analyst, 88, 26 (1963). 43. Giesselmann G., Hagedorn I., Mikrochim. Acta, 1960, 390. 44. Corliss J. M„ Rhodes E. J. W„ Anal. Chem., 36, 394 (1964). 45. В d 11 c h e г C. F. J, et al., Rec. trav. chim., 80, 1157 (1960). 46. Stegemann H. et al., Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem., 329, 241 (1962), 47. Kala H., Pharmazie, 18, 29 (1963). 48. Hashmi M. H. et al., Anal. Chem., 34, 988 (1962). 49. К a i n z G., S c h 6 11 e r F., Mikrochim. Acta, 1956, 843. 50. Chapman N. B. et al., Analyst, 73, 434 (1948). 44
51. L a s z 1 о v s z к у I., Magyar Kem. Fol., 60, 209 (1954). 52. E r d e у L. et al., Mikrochim. Acta, 1958, 432. 53. Belcher R., Brewer P. F., Anal. Chim. Acta, 8, 235 (1953). 54. В о g n a r I., Nagy L„ Magyar Kem. Fol., 65, 335 (1959). 55. V t e s t a 1 I. et al., Coll. Czech. Chem. Conim, 23, 886 (1958). 56. В e 1 c h e r R., С1 а г к S. I., Anal Chim. Acta, 8, 222 (1953), 57. Brunisholz G., Michod J., Helv. Chim. Acta, 37, 598 (1954). 58. Willard H. H., Winter О. B, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 7 (1933). 59. P i e t z к a G., Ehrlich P., Angew. Chem., 65, 131 (1953). 60. В a 11 c z о H., Kaufmann O., Mikrochem. verein. Mikrochim. Acta, 38, 237 (1951). 61. Schmidt J„ Ort loff R„ Z. Chem, 5, 236 (1965). 62. Sass S. et al. Anal. Chem, 31, 1970 (1959). 63. S a 1 s b u г у J. M. et a 1, Ana 1. Chem, 23, 603 (1951). 64. Hoskins W. M, Ferris G. A, Ind. Eng. Chem, Anal. Ed, 8, 6 (1936). 65. V i e b б с к F, Ber, 65, 248 (1932). 66. P r a e g e r K, F fl r s t H, Chem. Techn, 10, 537 (1958). 67. Wagner H, Bflhler F, Mikrochem. verein. Mikrochim. Acta, 36/37, 641 (1951). 68. К о 11 h о f f I. M, Ind. Eng. Chem, Anal. Ed, 9, 75 (1937). 69. L e i p e r t T, Biochem. Z, 261,436 (1933). 70. К a i n z G, R e s c h A, Mikrochemie, 39, 1 (1952). 71. Merz W, Mikrochim. Acta, 1959, 640. 72. Merz W, Mikrochim. Acta, 1959, 546. 73. M a T. S, M с К i n 1 e у A. 14. G, Mikrochim. Acta, 1953, 4. 74. W i 1 s о n H. H, Analyst, 76, 65 (1951). 75. McDonald A. M. G, Stephen W. I, J. Chem. Educ, 39, 528 (1962). 76. Perrin С. H, J. Assoc. Off. Agric. Chem, 41, 758 (1958), 77. F e n n e 11 T. R. F. W, W e b b J. R, Taianta, 1959, 105. 78. White D. C, Mikrochim. Acta, 1962, 807.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП Наличие определенных группировок атомов в молекуле служит основой классификации органических соединений. Поэтому иден- тификация функциональных групп методами качественного органи- ческого анализа является важным вспомогательным средством установления структуры неизвестного вещества. В этом разделе будут описаны методы обнаружения некоторых важных функцио- нальных групп, часто встречающихся в отравляющих веществах. При использовании этих методов следует помнить, что реакционная способность функциональных групп зависит от структуры всей молекулы, вследствие чего методы обнаружения одинаковых функ- циональных групп в разных соединениях могут протекать иначе. Это может выражаться в разных скоростях и чувствительности реакций. Большая часть методов обнаружения ОВ, описанных в гл. 5, основана на идентификации функциональных групп, харак- терных для соединений определенной структуры. 4.1. ОБНАРУЖЕНИЕ ГРУПП О-МЕТИЛ И N-МЕТИЛ Для обнаружения этих групп исследуемое вещество окисляют до формальдегида нагреванием с перекисью бензоила, присутствие ко- торого обнаруживают по реакции с хромотроповой кислотой В пробирку, обрезанную на половину своей высоты, помещают некоторое количество испытуемого вещества или несколько капель его раствора в эфире или петролейном эфире, прибавляют 1—2 капли 10%-ного раствора перекиси бензоила в бензоле и испаряют растворитель. При помощи резинового кольца в пробирку вставляют микропробирку так, чтобы ее дно на 2 см не доходило до дна большой пробирки. Микропробирка наполнена водой, а дно ее с внешней стороны смочено свежеприготовленным раствором 10 мг хромотроповой кислоты в 2—3 мл концентрированной H2SO4. Собранный прибор опускают в глицерино- вую баню с температурой 120 °C. При положительной реакции капля, свисающая со дна микропробирки, через несколько минут окрашивается в фиолетовый цвет. Производные альдегидов — алифатические оксимы — при нагре- вании с перекисью бензоила до 120—130 °C образуют азотистую кислоту, которую можно обнаружить реагентом Грисса8. 4.2. ОБНАРУЖЕНИЕ ГРУППЫ N-ЭТИЛ Группа N-этил при нагревании с перекисью бензоила окисляется и образуется уксусный альдегид, который с пиперидином (или мор- фолином) и нитропруссидом натрия дает синее окрашивание 46
Окисление проводят так же, как и в случае обнаружения группы N-метил (ср. раздел 4.1). Накрывают отверстие пробирки куском фильтровальной бумаги, пропитан- ной приготовленной непосредственно перед употреблением смесью равных объе- мов 20%-иого раствора морфолина и 5%-ного раствора нитропруссида натрия. Синее пятно указывает на присутствие группы N-этил. 4.3. ОБНАРУЖЕНИЕ ГРУППЫ О-ЭТИЛ Для окисления испытуемого вещества в уксусный альдегид его на- гревают с кислым раствором бихромата калия 1>3. В микропробирку вносят некоторое количество вещества или несколько ка- пель его раствора в эфире или в петролейном эфире и испаряют на водяной бане растворитель. Затем прибавляют несколько капель раствора 1 г КгСггО? в 6 мл воды и 7,5 мл концентрированной H2SO4. Отверстие пробирки прикры- вают индикаторной бумагой (см. раздел 4.2) и нагревают реакционную смесь в кипящей водяной бане. Синее окрашивание указывает на присутствие соеди- нений, содержащих группу О-этил. Соединения, содержащие группу N-этил, можно отделить встряхиванием эфирного раствора пробы с разбавленной НС1. 4.4. ОБНАРУЖЕНИЕ ГРУППЫ О-ИЗОПРОПИЛ Изопропанол реагирует с «-диметиламинобензальдегидом в при- сутствии концентрированной H2SO4 с образованием красителя 2. К 1 мл раствора испытуемого вещества в дихлорэтане или воде осторожно приливают концентрированную H2SO4, содержащую 1 % п-диметиламнноб?нзаль- дегида. Красное кольцо на границе раздела фаз указывает на наличие О-изо- пропильиой группы. Реакция весьма чувствительна. Проведение контрольной пробы с применяемыми реактивами и растворителем обязательно. 4.5. ОБНАРУЖЕНИЕ ГРУППЫ О-ПИНАКОЛИЛ Реагентом служит раствор ванилина в серной кислоте (0,1 г вани- лина в 20 мл концентрированной H2SO4). Смешивают 2 мл этого реагента с 3—4 каплями водного раствора испытуе- мого вещества, прибавляют по каплям воду, каждый раз перемешивая, и наблю- дают изменение окраски. В присутствии группы О-пинаколил появляется красно- коричневая до красно-фиолетовой окраска; О-изопропильная группа дает четки различимую сине-фиолетовую окраску. 4.6. ОБНАРУЖЕНИЕ ФЕНИЛЬНОЙ ГРУППЫ Большое число ароматических соединений со свободным «-положе- нием или с гидроксильной группой в «-положении реагирует с ра- створом формальдегида в концентрированной H2SO4 с образова- нием окрашенных «-хиноидных соединений 3. Следует иметь в виду, что некоторые органические соединения дают окрашенные продукты уже с концентрированной H2SO4. Поэтому целесообразно всегда проводить параллельный опыт с добавлением только серной кис- лоты. Если при этом будет появляться окрашивание, то смотрят, меняется ли его цвет от прибавления формальдегида или его смеси 47
с серной кислотой. Этот контрольный опыт дает возможность более достоверно доказать наличие ароматического соединения. Реагент Формальдегид-сернокислотный реагент — смесь 0,2 мл 37%-ного формальде- гида с 10 мл концентрированной H2SO4. Срок годности реагента 1—2 суток. Для проведения реакции смешивают небольшое количество испытуемого вещества или каплю его раствора в неводном растворителе с каплей реагента и прн необходимости слабо нагревают. Для анализа летучих веществ целесообраз- но пользоваться простым устройством, описанным в разделе 4.1 для обнаруже- ния группы О-метил. Пробу вещества испаряют в большой пробирке, погружен- ной в водяную баню, а дно мнкропробиркн смачивают формальдегид-сернокис- лотным реагентом. При этом появляется преимущественно красная окраска, но может появиться также и желтая, зеленая, синяя, коричневая или черная. Для проведения реакции достаточно микрограммовых количеств исследуемого ве- щества. Ароматические соединения образуют с хлороформом в присут- ствии А1С13 окрашенные соединения (реакция Фриделя—Крафтса). Эту реакцию можно использовать для обнаружения ароматиче- ских соединений в следующем исполнении4. Нагревают в пробирке на сильном пламени 100 мг А1С13 до сублимации его на стенке. Пробирку охлаждают и вливают по стенке раствор 10—20 мг испы- туемого вещества в 5—8 каплях хлороформа. При соприкосновении раствора с сублимированным А1С13 появляется желто-оранжевая до красной окраска. Не- ароматические соединения, содержащие бром нли иод, дают в этих условиях желтое или фиолетовое окрашивание. 4.7. ОБНАРУЖЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ Сложные эфиры карбо'новых кислот реагируют с гидроксиламином в присутствии щелочи с образованием гидроксаматов щелочных металлов: R—+ NaOH + NH2OH —► R—+ R'OH + Н2О \)R' ^NHONa Образующаяся при подкислении гидроксамовая кислота дает с FeCh окрашенную в фиолетовый цвет внутрикомплексную соль: ,О...Fe/3 R—С/ + >/3Fe3+ —> R—| + Н+ NHOH XNH—О Ангидриды карбоновых кислот и их галогенангидриды реаги- руют непосредственно с гидроксиламином, образуя гидроксамовые кислоты. Следует иметь в виду, что хлорное железо с фенолом так- же дает окрашенные продукты, поэтому рекомендуется предвари- тельно проводить пробу с FeCl3, чтобы убедиться в отсутствии в пробе вещества подобных соединений. Для проведения реакции смешивают 1 мл спиртового или эфирного рас- твора испытуемого вещества с 5—6 каплями насыщенного спиртового раствора 48
гидрохлорида гидроксиламина и 1—2 каплями насыщенного спиртового раствора КОН и слегка нагревают. Затем добавляют 5—6 капель 0,5 и. НС1 и 1 каплю 1%-ного водного раствора FeCU. Красно-фиолетовое окрашивание свидетель- ствует о наличии сложного эфира карбоновой кислоты. 4.8. ОБНАРУЖЕНИЕ ТРЕТИЧНЫХ АМИНОВ Третичные алифатические и ароматические амины дают при нагре- вании с 2%-ным раствором лимонной кислоты в уксусном ангидри- де окрашенный продукт5. Смешивают 1 мл спиртового раствора испытуемого вещества с 5 каплями 2%-ного раствора лимонной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане; одновременно проводят контрольную пробу с 1 мл этанола. Желто-зеленая или красная окраска свидетельствует о наличии третичного амина. Реакция весьма чувствительна и в модифицированном виде10’’1 пригодна также для обнаружения и идентификации некоторых вы- сокотоксичных соединений, содержащих третичные аминогруппы, например для идентификации алкалоидов — стрихнина, бруцина, атропина, морфина, а также LSD. Менее чувствительной является видоизмененная проба Хин- сберга 6 с бензолсульфохлоридом. Растворяют Г00 мг испытуемого вещества в 1—2 мл пиридина, прибавляют 0,5 мл 10%-ного NaOH и встряхивают; затем прибавляют 1 каплю беизолсульфо- хлорида и смесь снова встряхивают. В присутствии первичных аминов появ- ляются окраски от бледно- до светло-желтой, в присутствии вторичных — корич- неватая до темно-коричневой, в присутствии третичных — от розовой до глу- бокой пурпурно-красной. При нагревании аминов с раствором хлоранила (тетрахлор-п- бензохинон) в эпихлоргидрине (1-хлор-2,3-эпоксипропа'н) или то- луоле образуются различные окраски, а именно: первичные амины дают красную окраску, вторичные — пурпурную, третичные — сма- рагдово-зеленую 7. 4.9. ОБНАРУЖЕНИЕ ЭТИЛЕНОВОЙ ГРУППЫ (-СН2—СН2-) При нагревании соединений, содержащих этиленовые группы, с без- водным ZnCh образуется уксусный альдегид, который обнаружи- вают по посинению смеси нитропруссида натрия с морфолином 8. Немного испытуемого вещества нагревают до 250 °C в пробирке со взятым иа кончике шпателя небольшим количеством безводного ZnCl2. Отверстие про- бирки прикрывают куском фильтровальной бумаги, пропитанной реагентом. По- явление синего окрашивания свидетельствует о наличии соединения с одной или несколькими этиленовыми группами. 4.10. ОЦЕНКА СПОСОБОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП В табл. 2 указано, в каких ОВ (или инсектицидах) имеются функ- циональные группы, обнаруживаемые описанными выше методами. 49
Таблица 2. Функциональные группы, встречающиеся в ряде ОВ и инсектицидов (звездочкой отмечены инсектициды) Функциональная группа Вещество О-Метил N-Метнл Различные фосфорорганические соединения М,М-Диметнламидо-О-этилцианфосфат (табун), N-метил-М,М-бис-(2-хлорэтил)-амии, метнлфтор- О-Этил фосфорилхолии и фосфорилтиохолин Табун, тетрам *, параоксон *, паратион *, систокс N-Этил О-Изопропил О-Пинаколил Фенильная группа и изосистокс, диэтоксифосфорилтиохолин N-Этил-М,И-бис-(2-хлорэтил)-амин, тетрам * ДФФ, зарин, изопропоксиметилфосфорилтиохолин Зоман (втор-О-неогексилметилфторфосфэнат) Хлорацетофенон, бромбеизилцианид, фенилдихлор- арсии, днфенилхлорарсин, дифеиилцианарсин, Эфир карбоновой кислоты некоторые гербициды Эфир бромуксусной кислоты, дифосген (эфир Третичная аминогруппа угольной кислоты) Азотистый иприт, табун, фосфорилтиохолины, тет- рам * и аналогичные соединения, алкалоиды (атропин, стрихнин, бруцин, вератрин, никотин Этиленовая группа а ДР’/ Сериый и азотистый иприты, тетрам * и аналогич- ные соединения 4.11. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП Количественное определение алкоксигрупп проводится по методу Цейзеля. Действием иодистоводородной кислоты их превращают в алкилиодиды, которые, реагируя с избыточным количеством брома, образуют йодноватую кислоту: RI + Вг2 —> RBr + IBr 1Вг + ЗН2О + 2Вг2 —> НЮ3 + 5НВг При взаимодействии йодноватой кислоты с KI выделяется свобод- ный иод, количество которого определяют титрованием раствором NajS^Oj; избыточный бром предварительно связывают муравьиной кислотой. Этот метод в модификации Рекендорфера 9 применим для определения метоксильных и этоксильных групп в эфирах фосфор- ной кислоты. Серу в эфирах тиофосфорной кислоты окисляют бромом до суль- фат-иона, после чего она определению не мешает. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Назовите функциональные группы, обычно встречающиеся в молекулах бое- вых отравляющих веществ, и отравляющие вещества, для которых эти группы характерны. 50
ЛИТЕРАТУРА 1. Файгль Ф. Капельный анализ органических веществ. Пер. с англ., под ред. В. И. Кузнецова. М., Госхимиздат, 1962. 2. Au terh of f H„ Pharmaz. Zhalle Dtschld., 89, 300 (1950). 3. LeRosen A. L?. et al., Anal. Chem., 24, 1335 (1952). 4. C h e г о n i s N. D., E n t г i k i n J. B., Semimicro Qualitative Organic Analysis, New York, Interscience Publ. Corp., 1957. 5. Okhuma S. J., Pharm. Soc. Japan, 75, 1124 (1955). 6. Lacy et al., Proc. Lousiana Acad. Sciences, 18, 94 (1955). 7. Sivadjian J., Bull. Soc. Chim. France, 2, 623 (1935). 8. Feigl F„ Silva E„ Analyst, 82, 582 (1957). 9. Rekcendorfer P., Pflanzenschutzber., 5, 287 (1950). 10. Groth A. B., Wallenberg G., Acta Chem. Scand., 20, 2628 (1966). 11. Groth A. B., Dahlen M. E., Acta Chem. Scand., 21, 291 (1967).
5. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ОВ Эта глава посвящена различным химическим методам анализа, при помощи которых можно обнаруживать и количественно определять содержание отравляющих веществ в различных материалах. Мето- ды эти различаются по эффективности (специфичность, чувстви- тельность, точность, область применения) и рассчитаны на химиков- аналитиков разной квалификации и на лаборатории с различным оборудованием. Описания методов индикации и количественных определений ОВ будут изложены в этой книге в основном в том порядке, кото- рый соответствует практике работы полевых лабораторий. Такая система изложения материала отличается от системы изложения, использованной в части 1 этой книги. Однако она целесообразна не только потому, что так принято работать в полевых лабораториях, но и из других более общих соображений. Например, в соответ- ствии с систематикой книги1 анализ кожно-нарывных и раздра- жающих мышьякорганических ОВ пришлось бы излагать раздель- но, что сказалось бы на возможности общего обозрения методов. 5.1. ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Принадлежность к этой группе соединений наиболее токсичных ОВ и многих инсектицидов является причиной постоянных поисков все более чувствительных методов их индикации и анализа. Это находит отражение и в обширной литературе, посвященной этим вопросам. 5.1.1. Методы обнаружения 5.1.1.1. Реакция Шёнеманиа. Эта до сих пор широко приме- няемая селективная реакция обнаружения некоторых производных кислот пятивалентного фосфора, была открыта Шёнеманном1 в 1944 г. при работах с отравляющими веществами типа трилонов. Она основана на том, что при реакции галогенангидридов метилфос- фоновых кислот с перекисью водорода в щелочной среде образу- ются промежуточные гидроперекисные соединения, которые быстро окисляют некоторые ароматические амины в окрашенные продукты. По исследованиям Ларсона 2, это превращение, по аналогии с щелочным гидролизом^объясняется нуклеофильной атакой атома фосфора ионом гидроперекиси, Образование надкислоты было до- 52
казано Гехауфом 3 путем окисления с помощью такой реакционной смеси тиосульфата в сульфат, а также Хильгетагом, который выде- лил эфир надфосфорной кислоты. Дальнейшее течение реакции в отсутствие окисляющегося амина трактуется по-разному: R(Ok л 4-НОО' —> R07 \Х R(Ok .О +Н2О2 —> ro7 ЮО~ R(Ok Л + н+ + X" RO7 \ОО’ R(Ok X). ;р^ + о2 + н2о R0-7 XT (О (2) Гехауф3 и Эпштейн4 считают последнюю реакцию бимолеку- лярной и определяющей скорость всего процесса. Однако если бы разложение надфосфорной (или надфосфоновой) кислоты явля- лось в основном бимолекулярной реакцией, то мольное соотноше- ние между разлагающейся перекисью водорода и галогенангидри- дом алкилфосфоновой кислоты, независимо от концентрации пере- киси водорода, должно было бы равняться 2, а скорость образова- ния кислорода должна была быть пропорциональной концентрации перекиси водорода. Такой вывод не отвечает экспериментальным данным, вследствие чего Ларсон допускает, что между надфосфор- ной (или надфосфоновой) кислотой и еще не прореагировавшим галогенангидридом происходит конкурирующая реакция: R(OR X) R(OK .О R(Ok /РС + /Р\ +он" —► 2 /р\ +1/гО2 + Н+ + Х’ RO-7 4)0' . R0-7 \Х R0-7 ХГ Акснес5, наоборот, трактует разложение галогенангидрида как мономолекулярную реакцию, определяющую скорость всего про- цесса, которая осуществляется возможно под влиянием раствори- теля или стеклянной поверхности сосуда, а окисление перекиси во- дорода — как быструю реакцию «активного» кислорода с перекисью водорода. Наблюдающееся уменьшение расхода перекиси водоро- да при уменьшении ее концентрации он объясняет превращением «активного» кислорода в молекулярный: R(Ok X) R(Ok хО + О RO-7 N)0' rcZ XT О Н2О2 —► Н20 02 0 4-0 —► 02 Установлено, что реакция галогенангидрида алкилметилфосфо- новой кислоты с перекисью водорода протекает в 50 раз быстрее, чем его щелочный гидролиз. Этот факт можно объяснить проме- жуточным образованием водородной связи между ионом гидро- перекиси и связью Р=.О, что облегчает диссоциацию связи Р—X. 53
Эту разницу в скорости легко проследить по данным Марша и Нила6, представленным в табл. 3 для зарина (О-изопропилметил- фторфосфоната). Таблица 3. Стойкость зарина при различных значениях pH в отсутствие и в присутствии Н2О2 Буферная смесь pH Время полураспада при 25 °C, ч без Н,О, 0,1% Н,Оа НС1—КС1 в растворе вода — ацетон (1:1) 1,2 1,7 1,7 Водный раствор ацетата 5 6,7 6,3 бикарбоната 7,4 8,0 1,4 фосфатов * 8,4 1,4 0,2 Фосфатный буфер * в растворе вода — аце- 8,4 2,5 0,5 тон (1:1) То же 11,0 6,5 1,8 сек * Состав фосфатного буфера: 0,5 моль К3РО4 + 0,01 моль КН2РО4. Из данных табл. 3 видно, что перекись водорода в кислой среде инертна. Аналогично изменению гидролитической устойчивости фосфор- органических соединений изменяется и скорость реакций этих со- единений с ионом гидроперекиси. Это можно установить по приве- денным Маршем и Нилом 6 для трех разных фосфорорганических соединений константам скоростей второго порядка, измеренным при 25 °C (в л-моль'1 -мин-1): О-Изопропилметилфторфосфоиат (зарин)................0,94 • 105 Тетраэтилпирофосфат (ТЭПФ) .......................... 2-10’ Диэтил-4-нитрофенилфосфат (параоксон).............. 14 На основании этих данных можно считать, что чувствительность реакции в случае параоксона невелика, что и соответствует дей- ствительности. Вместе с тем, для соединений с низкой гидролитиче- ской устойчивостью или при проведении реакции в более щелочной среде (выше pH 12) гидролиз становится конкурирующей реакцией. Так, например, легко гидролизуемые дигалогенангидриды кислот пятивалентного фосфора или фторфосфорилхолины нельзя обнару- жить по реакции Шёнеманиа. И, наоборот, — для медленно гидро- лизующихся фосфорилтиохолинов приходится принимать опреде- ленные меры для ускорения реакции. Короче говоря, для достижения максимальной чувствительности реакции нужно создавать условия, соответствующие свойствам испытуемого фосфорорганического соединения. Для подавления гидролиза можно снизить pH, но при этом будет увеличиваться время развития максимальной окраски. Увеличение продолжитель- ности реакции, особенно для таких очень медленно реагирующих веществ, как ДФФ, можно отчасти компенсировать увеличением 54
концентрации перекиси водорода, однако не на столько, чтобы это могло вызвать заметное окисление амина. Количество добавляемо- го к реакционной смеси амина должно составлять 4 моль на I моль фосфорорганического соединения. Рассмотрим теперь вторую часть реакции Шёнеманна — окисле- ние амина. О кинетике этой реакции в литературе нет каких-либо сведений; встречаются различные суждения по поводу образующих- ся продуктов реакции. Так, Марш и Нил6 установили, что спектры поглощения продуктов.окисления о-дианизидина, полученных как в реакции Шёнеманна, так и при взаимодействии со щелочным рас- твором феррицианида калия или с перманганатом калия, идентич- ны, но вместе с тем некоторые свойства этих окрашенных соеди- нений различны, например экстрагируемость, изменение окраски при подкислении. Авторы считают, что образовавшиеся окрашенные соединения представляют собой комплексные соединения хинонди- имина и непрореагировавшего амина (реакция 2). Образование хи- нондиимина IV объясняется предварительным образованием се- михинонимина II за счет отдачи одного протона амина-основания фосфорсодержащему ион-радикалу I (реакция 1): R(Ok хО R(Ok ,0 + H2N—R—R—NH2 —► + H2N—R—R—NH’ (1) RQ/ ^О" R(y Х)Н Неустойчивый в щелочном растворе ион-радикал семихиноними- на II образует, вследствие утраты второго протона и передачи его другому фосфорсодержащему ион-радикалу, хинондиимин IV или же происходит диспропорционирование двух молекул семихинон- имина, в результате чего может получиться диимин и исходный амин. Появление окрашенных веществ объясняют также образованием азокрасителей: R(0)x ,0 ;Р^ + 2HjN—R—R—NH2 —► RO/ ХЮ" R(Ok Ю —»- )p^ + H2N—R—R—N=N—R—R—NH2 + 2H2O RQ/ 4' 55
Установлено3, что спектр поглощения продуктов окисления бенз- идина очень похож на спектр диаминоазобензола, но не идентичен ему. Акснес и Зандберг7 окисляли бензидин и о-дианизидин над- уксусной кислотой и исследовали полученные продукты окисления. Продуктом окисления бензидина оказался 4-амино-4'-нитродифе- нил. Из о-дианизидина было получено три продукта окисления: 3,3'-диметокси-4-амино-4'-нитродифенил (желтое вещество, ХмаКс 370 нм)-, 3,3'-диметокси-4-амино-4'-нитрозодифенил VI (коричневое вещество, 7.Макс 445 нм)-, бис-(3,3'-диметокси-4-амино)-азобифе- нил VII (красное вещество, Хмакс 435 нм). Вещество VII, возможно, является промежуточным соединением, получающимся из нитрозосоединения VI и о-дианизидина: Наряду с названными ароматическими диаминами — бензиди- ном и о-дианизидином для выполнения колориметрической реакции Шёнеманна можно применять и о-толидин. В качестве окислителя в простейшем случае используют щелочной раствор перекиси водо- рода. Более устойчивыми являются такие перекисные соединения, как перборат натрия, перекись пирофосфата натрия и комплексное соединение перекиси водорода с мочевиной, при применении кото- рых вследствие их щелочного характера не требуется водить буфер- ные смеси. Для стационарных лабораторий в качестве растворителей при- годны ацетон и изопропиловый спирт; для работы в полевых лабо- раториях был рекомендован 1,6-гександиол8. При осуществлении реакций следует помнить, что последовательность и способ смеше- ния реагентов, естественно, оказывают значительное влияние на чувствительность реакций. Лучшие результаты при качественных реакциях достигаются путем приливания по каплям раствора испы- туемого вещества к свежеприготовленной смеси реагентов. В слу- чае прибавления реагентов к раствору испытуемого вещества нуж- но придерживаться следующего порядка: в первую очередь доба- вляют амин, затем окислитель и в конце — буферную смесь. Ни в коем случае нельзя прибавлять окислитель до прибавления амина. Это может привести к значительной потере чувствительности, что следует из уравнения (2), приведенного на стр. 53. 56
Повышение чувствительности достигается в том. случае, если вместо названных аминов используют индол9, окисление которого при pH 9 приводит к образованию сначала сине-зеленого сильно флуоресцирующего индоксила, затем белого индиго и, наконец, синего индиго. Пероксисоединения вызывают окисление до инд- оксила; дальнейшее окисление протекает легко за счет кислорода остаточной перекиси. ИНДОЛ + Ог -2Н2О белое индиго индиго При этой модификации реакции Шёнеманиа наряду с измере- нием флуоресценции определяют также интенсивность синей окрас- ки индиго, например, при помощи индикаторной трубки, используе- мой для индикации нервно-паралитических ОВ, которой оснащены приборы 10 химической разведки американской армии М9 и М18. Для стабилизации флуоресцирующих продуктов рекомендуется прибавлять некоторое количество ацетона или глицерина. Присут- ствие индоксила можно также обнаружить, добавляя к реакцион- ной смеси изатин и наблюдая за образованием окрашенного инди- рубина: изатин кетоформа нидоксила иидирубнн Такой способ получения индирубина описан в литературе. В последнее время была подробно исследована еще одна моди- фикация реакции Шёнеманиа, Метод заключается в измерении 57
сине-зеленой хемолюминесценции, наблюдаемой при окислении лю- минола (гидразид 3-аминофталевой килоты) п>12’16. Хемолюмине- сценция вызывается следующим окислительным процессом: Исследованиями, проведенными одной югославской исследова- тельской группой, было установлено, что в случае зарина хемолю- минесценция имеет два максимума, из которых первый, кратковре- менный, обусловлен соединением, образующимся по приведенной выше реакции, а второй, более продолжительный, вызван окисле- нием люминола выделяющимся кислородом (см. реакцию 2, стр. 53). Добавление галогенидов щелочных металлов повышает чувстви- тельность метода, по-видимому, за счет промежуточного образо- вания гипогалогенидов 17-19. Чувствительность модификации, прово- димой с люминолом (около 0,5 мкг!мл), правда, меньше, чем в методе, основанном на наблюдении флуоресценции, однако эта реакция может быть использована в автоматическом приборе хими- ческой разведки при небольшом расходе энергии. Применяя хемо- люминесцентный индикатор люцигенин (динитрат N.N'-диметил- диакридиния), можно с большой чувствительностью обнаружи- вать20 табун (0,1 мкг/мл). Измерение слабой хемолюминесценции для количественного определения ОВ возможно с помощью вторич- ного электронного умножителя. Несмотря на то, что такой способ до сих пор еще не нашел зна- чительного практического применения, заслуживает внимания рабо- та одной канадской исследовательской группы 13~15, которая в по- исках соответствующего ред-окс-индикатора для реакции Шёнеман- на обнаружила группу соединений производных триарилметана типа обладающих высоким коэффициентом экстинкции и нужным значе- нием ред-окс-потенциала (от —0,7 до —1,0 в). Наиболее подходя- щим оказалось соединение, у которого R=R/=CH3, a R"=H, а именно: 4,5-диметил-бис- (4',4"-М,М-диметиланилино) -тенилиден. В отличие от условий проведения реакции Шёнеманна окисление 58
этих индикаторов должно осуществляться в кислой среде в присут- ствии хлор-иона. Полагают, что индикатор окисляется хлорновати- стой кислотой, которая образуется в результате реакции надкис- лоты с хлор-ионом в кислой среде (реакции 1 и 2): R(Ok Ю R(Ok Ю + н+ + сг —> + нею (1) RCr \00‘ RCr \Q' Реакцию проводят следующим образом: дают фосфорорганиче- скому соединению реагировать около 30 сек с щелочным раствором перекиси (pH 10,4), после чего прибавляют ряствор лейкосоедине- ния индикатора в разбавленной H2SO4, содержащей NaCl. При значении pH 1,6 окрашивание появляется уже при содержании за- рина 0,1 MKZjMA. Табун не дает этой реакции, возможно, вследствие восстановле- ния ионов надкислоты ионами цианида в щелочном растворе. Реакция Шёнеманиа является групповой реакцией и проходит не только с соответствующими фосфорорганическими соединениями, но также и с другими веществами, образующими с Н2О2 перекис- ные соединения. Так, альдегиды, ангидриды и галогенангидриды кислот, а также галогенангидриды арилсульфокислот реагируют аналогично. Ее можно использовать для определения таких ве- ществ, как, например, ацилхолины или дифосген 167. Последние мо- гут быть применены в качестве модельных веществ. Марш и Нил 6 применяли для построения калибровочных кривых мало токсичный л-хлорбензолсульфофторид; бензолсульфохлорид является хорошим имитатором зарина. Подобные соединения мешают обнаружению или определению фосфорорганических соединений. Особенно опасно присутствие альдегидов в спиртах и ацетоне, применяемых в качестве раство- рителей. Перед использованием таких растворителей их следует очищать от альдегида специальными методами. 59
Мешают определению также и некоторые катионы, например медь, железо, марганец, встречающиеся иногда в воде. Катионы следует связывать добавлением комплексообразователей, напри- мер гексаметафосфата натрия. Вредное влияние дегазирующих ве- ществ, являющихся сильными окислителями или восстановителями, следует устранять предварительной обработкой .исследуемого образ- ца, специфичной для каждого конкретного случая. Реакция Шёнеманна находит применение в индикаторных труб- ках на зарин, имеющихся в американских детекторах нервно-пара- литических ядов (детекторы Е21, В17, В25 и В38), в газосигнали- заторе ГСП-1 и в различных методах индикации и определения в носимых и передвижных полевых лабораториях. Работами Лоса и сотр. применение реакции Шёнеманна распространено и для инди- кации и определения инсектицидов типа сложных эфиров фосфор- ной .кислоты, в том числе систокса (меркаптофос), дихлофоса, хлорофоса (диптерекс) и фосфамида (диметоат) 322’323. Мы ограничимся описанием двух методов обнаружения, однако естественно, что любые другие методы количественного определе- ния (см. раздел 5.1.2.1) могут быть использованы также и для индикации. I. Цветная реакция’ Реагенты Реагент I — 2,5%-ный ацетоновый раствор бензидина, перекристаллизован- ного из бензола. Реагент II — 0,25%-иый водный раствор пербората натрия (срок хране- ния— не больше суток). К смеси 0,5 мл реагента I и 2 мл реагента II прибавляют 2 мл раствора испытуемого вещества в изопропиловом спирте или воде. При наличии фосфор- органических ОВ возникает желтая окраска, достигающая максимума примерно через 20 мин. Чувствительность реакции около 1—2 мкг!мл. Ее можно повысить, экстрагируя окрашенное соединение бензолом, толуолом или ксилолом. При при- менении спиртовых растворов ОВ их следует перед экстракцией образовавше- гося красителя разбавить небольшим количеством воды. Целесообразно одно- временно с основной реакцией проводить контрольную пробу с такими же количествами реактивов и изопропилового спирта или воды. II. Ф л у о р е с ц е н тн а я р е а к ц и я9 Реагенты Реагент I— 1%-ный ацетоновый раствор индола. Реагент II — 0,25%-ный водный раствор пербората натрия. Реагент III — 1%-ный водный раствор глицерина. Смесь 2 мл реагента I, 1 мл реагента II, 3 мл реагента III и 3 мл ацетона приливают к 1 мл раствора испытуемого вещества и тотчас подвергают-облуче- нию УФ-лампой. Сине-зеленая флуоресценция указывает на присутствие в рас- творе фосфорорганических ОВ. Чувствительность реакции 0,05—0,1 мкг/мл. При более высоких концентрациях (выше 1 мкг/мл) раствор вскоре окрашивается в сине-зеленый цвет. Методы очистки требуемых для реакции Шёнеманна рас- творителей и аминов. Ацетон. Для окисления примеси альдегидов ацетон обрабатывают КМпО4. Для этого к 1 л ацетона прибавляют примерно 4—5 г КМпО4 и дают стоять несколько суток. Затем ацетон фильтруют и перегоняют, отбрасывая первые 5% дистиллята и оставляя 5% остатка. Спирты. Для удаления альдегидов к 1 л спирта добавляют 1 г бензидина или о-дианизидина, кипятят 1 ч с обратным холодильником и перегоняют. Затем прибавляют 1 г щавелеиой кислоты и еще раз перегоняют. 60
Все применяемые растворители в каждом случае испытывают на их при- годность для реакции Шёнеманна по отсутствию окраски в контрольной пробе. Амины21. Растворяют 50 г технического амина (бензидина, о-толидина или о-дианизидина) в смеси 35 мл 85%-ного гидрата гидразина и 500 мл 95%-ного этанола. Раствор нагревают при перемешивании, затем прибавляют 10 г по- рошкообразного активированного угля и 6 г бисульфита натрия и нагревают при перемешивании еще 2 мин. Горячий раствор фильтруют и фильтрат разбав- ляют 1,5 л холодной воды. Выпавший белый осадок амина отфильтровывают, промывают 100 мл воды и сушат в вакуум-эксикаторе над Р2О5. Полученный амин должен быть чисто белым, в противном случае очистку повторяют. Дигидрохлорид о-дианизидина22. Очищают технический о-дианизидин (сво- бодное основание) по приведенной выше методике или подвергают его много- кратной перекристаллизации из спирта с добавлением активированного угля до получения белого вещества. Затем готовят насыщенный его раствор в охлажден- ном льдом ацетоне и при постоянном охлаждении пропускают через него ток сухого НС1. Выпавший гидрохлорид отфильтровывают, промывают холодным ацетоном и сушат. Затем его измельчают в порошок и еще раз промывают аце- тоном. Вещество должно быть бесцветным. Его хранят в склянке из оранжевого стекла или в темном месте. 5.1.1.2. Реакция с изонитрозокетонами. В проводившихся в США и Англии поисковых работах по нахождению дегазирующих и за- щитных средств при изучении реакций между различными кетокси- мами и фосфорорганическими соединениями было установлено, что некоторые из них представляют интерес также и для аналити- ческих целей. Сэвиль23 нашел, что моноизонитрозоацетон в резуль- тате нуклеофильной атаки на атом фосфора быстро и количествен- но гидролизует некоторые фосфорорганические соединения, обра- зуя при этом цианистоводородную и карбоновую кислоты24: R(Ok .0 СО-СН3 R(Ok Л +1 +н2о —> х + нх + hcn + снзсоон RCK \х CH=NOH RCr \он Аналогично реагируют также и такие соединения, как галоген- ангидриды кислот, и другие ацилирующие соединения. При этом способе анализа определение осуществляется колориметрически по- следующим превращением образовавшейся синильной кислоты по реакции с хлорамином Т в хорциан, который с пиридинпиразолоном образует окрашенное соединение25. По данным Засса и сотр. при реакции между ацилфосфатами (или ацилфосфонатами) с диизо- нитрозоацетоном образуется красно-фиолетовое полиметиновое со- единение, структура которого до настоящего времени не установ- лена 26-27. ~ CH=NOH I R<0V + Jo — "V 9° R°Z Xx (Jh-noh ~HX rq/ on ~ch R(Ok л —► P. + HCN + Краситель RCK XOH 61
Для этой реакции оптимальное значение pH 8,3—8,6; макси- мальная окраска при определении зарина достигается за 7 мин. Применение одноосновных солей диизонитрозоацетона (натриевой или солей дибутиламина или гуанидина) делает излишним прибав- ление буферной смеси для создания желаемого pH. Преимущество применения этих солей заключается в удобстве работы и возмож- ности самого различного их применения. Так, соли аминов или по- лизамещенные натриевые соли, спрессованные в таблетки или по- мещенные в желатиновые капсули, применяют для обнаружения фосфорорганических веществ в воде. Из полинатриевой соли могут быть изготовлены штифты для обнаружения ОВ в воздухе. При ко- личественном определении измеряют интенсивность окраски в ко- лориметре при 486 или 580 нм и для оценки пользуются калибро- вочной кривой, построенной для концентраций фосфорорганиче- ского соединения в пределах 5—60 мкг. Pear е н т ы Диизончтрозоаистон —0.4%-ный водный раствор. Буферная смесь pH 8.4 — смесь 500 мл 0.1 М раствора Н3ВО3 п 17 мл 0,5 М раствора ХаОН пли свежеприготовленного 2%-ного раствора КаНСОз. К 1 мл водного или спиртового раствора испытуемого вещества прибавляют 1 мл раствора диизопитрозоацетопа и 3 мл буферной смеси. Появление красно- оранжевой до красно-фиолетовой окраски свидетельствует о наличии фосфор- органических ОВ; чувствительность реакции для зарина, зомана, табуна и ДФФ составляет 0.25— 1 мкг'мл. Обнаружению мешают дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты, хлорокись фосфора и аналогичные соединения: уксусный ангидрид, бензолсульфохлорид и бензоилхлорид дают подобные окраски. Присутствие этих веществ можно не принимать во внимание при проведении индикации в полевых условиях. При анализе проб водь: следует обращать внимание также и па присутствие же- леза (II), меди и свободных галогенов. Эти примеси нужно либо связывать, либо удалять. 5.1.1.3. Реакция с 4-(п-нитробензил)-пиридином. Это вещество характеризуется весьма высокой реакционной способностью по от- ношению к аткилируюшим соединениям, в том числе ко многим ОВ, а также и к фосфорилирующим соединениям28. В результате реакции29 с некоторыми фосфорорганическими ОВ, такими, как зарин, зоман и табун, образуется окрашенное в синий цвет соеди- нение, максимум поглощения которого лежит при 625 нм: 62
Несмотря на недостаточную специфичность и малую чувстви- тельность (25—75 мкг/мл) этой реакции, она используется в поле- вом анализе для предварительного обнаружения фосфорорганиче- ских ОВ. При проведении испытания следует пользоваться методи- кой, описанной для определения азотистого иприта (см. раздел 5.3.2.2). 5.1.1.4. Реакция с гидроксамовыми кислотами. В этой реак- ции, проходящей в слабощелочной среде, вначале вследствие поля- ризации связи Р = О анион гидроксамовой кислоты вызывает ну- клеофильное замещение: О R(O)X ^0 || + О—NH—С—R' RCP \Х R(0) О 0 II + Х~ R0Z ХО—\Н—С—R' Образующееся неустойчивое соединение, претерпевая перегруп- пировку Лоссена30, разлагается с выделением изоцианата К(°)\ .0 0 R(Ok Л Рх у + ОН' —> + O=C=N—R' + Н2О ROZ \0—NH—С—R' R0Z Х0’ который, реагируя еще с одним анионом гидроксамовой кислоты, образует карбамилгидроксамат: О г о о II II II R'—С—NHO + O=C==N—R —> |_R'—С—N-О—С—NH—R'J В реакции с бензгидроксамовой кислотой получается фенилкарб- амилбензгидроксамат, который термически разлагается до анили- на 32. В кислой среде в результате взаимодействия с п-диметилами- нобензальдегидом получается азометиновый краситель, что дает возможность, например, обнаруживать зарин31 в концентрации 0,04 мг/мл. В результате взаимодействия фосфорсодержащего соединения с N-оксиарилкарбаматом при pH 8 в водной среде образуется устой- чивый продукт фосфорилирования 33 О R(O)\ ,О у + 'О—NH—С—OR' —> roz \х R(O)X ^0 0 X || +х- ROZ XO-NH—С—О—R' который осаждается при подкислении реакционной смеси. Эта реакция может быть использована для идентификации фосфор- органических соединений по температуре плавления образующихся продуктов. Реакцию с легко гидролизуемыми соединениями проводят в пи- ридине. К раствору 1 г N-оксифенилкарбамата (0,0065 моль) в 50 мл воды прибав- ляют 0,045 моль фосфорорганического соединения. Добавлением 0,2 и. раствора NaOH поддерживают pH равным 8. По завершении реакции, в чем убеждаются 63
по прекращению образования кислоты, реакционную смесь подкисляют НС1 до pH 3 и отфильтровывают выделяющийся белый осадок. После сушки и перекри- сталлизации определяют температуру плавления. При образовании легко растворимых в воде продуктов фосфори- лирования их после подкисления экстрагируют хлороформом, экстракт сушат над M.gSC>4 и после концентрирования осаждают прибавлением лигроина (т. кип. 60—80 °C). Приводим температуры плавления продуктов фосфорилирова- ния N-гидроксифенилкарбамата со следующими фосфорорганиче- скими ОВ (в °C): с зарином (перекристаллизация из смеси метиленхло- рид —лигроин).......................................137—139 с ДФФ (перекристаллизация из смеси хлорфор.м — лигро- ин)................................................. 122-124 с ТЭПФ (перекристаллизация из смесн хлороформ — пет- ролейный эфир) ...................................... 65—66 5.1.1.5. Идентификация фосфорорганических ОВ. Идентифика- ция фосфорорганических ОВ возможна при помощи описанных ранее способов определения функциональных групп и элементов. Подробное описание этих методов приведено в разделе 3.1 и гл. 4. Прежде всего присутствие фосфорорганического ОВ должно быть установлено более общим способом, например реакцией Шё- неманна. Далее могут быть проведены отдельные характерные ис- пытания, на основании которых могут быть сделаны определенные выводы о присутствии ОВ. Обнаружены следующие ионы или группы Возможно присутствуют 1) Фтор-ион после разложения C2H5ONa; 1 2) фосфат-ион после разложения коицентриро- | ванным раствором NaOH; } ДФФ 3) О-изопропильная группа по реакции с H2SO4 | и га-диметиламинобензальдегидом. j 1) Цианид-ион после разложения NaOH; 1 Tb6vh 2) диметиламиногруппа по реакции Драгендорфа. J ' 1) Фтор-ион после разложения C2H5ONa; ] 2) О-изопропильная группа по реакции с H2SO4 ? Зарин и п-диметиламинобензальдегидом. ) 1) Фтор-ион после разложения C2H5ONa; 1 2) О-пинаколильная группа по реакции с H2SO4 > Зоман и ванилином. J 1) Дйалкиламиногруппы по реакции Драгендор- фа; 2) меркаптогруппы после щелочного разложе- ния с помощью нитропруссида натрия; 3) соответствующие алкоксигруппы (RO или R'O) Р-Диалкиламиноэтилтиол- фосфаты (или фосфонаты) R(Ok zO р7 R'O7 4S-(CH2)„-N(R")2 Подобное сопоставление полученных данных может облегчить принятие соответствующих выводов. 64
5.1.1.6. Индикация паратиона (тиофоса). Приводимые ниже ме- тоды обнаружения могут быть использованы и для индикации кис- лородного аналога паратиона — параоксона. Простейший способ индикации основан на ускорении гидролиза этих соединений ще- лочью: + NaOH ------> С2Н5ОХ ^S(O) . + NaO—/ —NO2 с2н5сг \он Интенсивно желтая окраска образующейся натриевой соли л-нитрофенола свидетельствует о наличии этих соединений. Для повышения чувствительности реакции можно воспользоваться ре- агентом Миллона, который с фенолами и фенолкарбоновыми кис- лотами дает малиново-красное окрашивание. Реагент Миллона — растворяют 16 вес. ч. ртути в 2 вес. ч. HNO3 (d 1,42) сначала на холоду, затем при нагревании, разбавляют двукратным количеством воды и через несколько часов сливают раствор с осадка. К 5 мл водного или спиртового раствора испытуемого вещества добавляют 0,5 мл 20%-ной NaOH и некоторое время нагревают смесь на кипящей водяной бане, по возможности с обратным холодильником. При применении реагента Миллона удается обнаружить 2—3 мкг паратиона 35. Весьма чувствительный способ, разработанный для проявления бумажной хроматограммы36, может быть использован и в виде капельной реакции. Эта реакция положена в основу колориметри- ческого метода, разработанного Авереллом и Норрисом (см. раз- дел 5.1.2.6). Реагенты Хлорид титана — свежеприготовленный 5%-ный раствор. }^-(1-Нафтил)-этилендиамин, гидрохлорид — 0,2%-иый раствор в 50%-ном этаноле. Аммиак — 25%-ный раствор. Наносят 1 каплю раствора испытуемого вещества на полосу фильтроваль- ной бумаги. После того как пятно высохнет, на то же место опускают 1 каплю раствора TiCl3. Затем бумагу помещают на 3 мин в закрытый сосуд, на дне которого находится несколько миллилитров раствора аммиака. Бумагу сушат и укрепляют в закрытом стеклянном цилиндре, в котором находится чашка с амилнитритом. После этого на пятно наносят 1 каплю раствора гидрохлорида N-(l-нафтил)-этилендиамина. Паратион и параоксон вызывают фиолетовое окра- шивание. Паратион и параоксон (так же, как и инсектициды хлортион й ЭПН) дают с дифениламином в растворе H2SO4 интенсивную си- нюю окраску37. Эта реакция аналогична известной реакции обна- ружения нитратов. з Зак. 677 65
5.1.1.7. Индикация изосистокса. Метод обнаружения изосисток- са основан на способности серы тиоэфира образовывать с солями благородных металлов, в частности с хлоридом золота, продукты присоединения. Эти аддукты слабо окрашены, однако при взаимо- действии их с хлорамином или анти-арилдиазотатом получаются интенсивно окрашенные продукты. Этот способ, который также мо- жет быть использован для обнаружения серного иприта, исполь- зован фирмой Дрэгер в индикаторных трубках для обнаружения систокса. Простое осуществление этого способа в виде капельной реакции описано для серного иприта. Изосистокс реагирует аналогично серному иприту и в реакции с реагентом Майера (HgI2-f-KI). После нагревания со щелочью раствор подкисляют и добавляют реагент Майера; появляющееся помутнение различимо вплоть до концентраций 0,02 мг)мл. Более чувствительные методы обнаружения изосистокса осно- ваны на использовании цветных реакций для идентификации мер- каптидов, образующихся в результате его щелочного гидролиза42: С2Н5ОЧ Х> • + NaOH —> C2H5OZ ZS—СН2—СН2—S—С2Н5 С2Н5О, .0 —► + NaS—СН2—СН2—S—С2Н5 C2H5OZ ZOH Реакция с нитропруссидом натрия. Смешивают 3 мл раствора испытуемого вещества с 0,5 мл 10%-ного NaOH и нагревают до кипения. После охлаждения добавляют 3 капли 10%-ного водного раствора нитропруссида натрия. Красно- фиолетовая окраска возникает уже при наличии изосистокса 0,1 мг!мл. Реакция с реагентом Фолина — Циокалтё Реагент Фолина — Циокалтё — растворяют 50 г Na2WO4 • 2Н2О и 12,5 г Na2MoO4 2Н2О в 350 мл воды и после прибавления 25 мл 85%-ной Н3РО4 на- гревают 10 мин с обратным холодильником до слабого кипения. Здтем добав- ляют 75 г Li2SO4, 25 мл воды и 2 капли брома. Для удаления избытка брома смесь нагревают без обратного холодильника и после охлаждения титруют в присутствии 1 капли фенолфталеина разбавленной щелочью до слабой розовой окраски. Реактив не должен приобретать зеленоватой окраски; его хранят в склянке из оранжевого стекла. Гидролизованную щелочью пробу раствора испытуемого вещества нейтра- лизуют разбавленной H2SO4 и смешивают с 0,5 мл реагента. Синее окрашивание возникает уже в присутствии изосистокса 0,1 мг/мл. 5.1.1.8. Индикация тетраэтилпирофосфата (ТЭПФ). При нагре- вании сернокислого раствора ТЭПФ в присутствии персульфата аммония (NH4)2S2O8 происходит разложение ТЭПФ до ортофос- форной кислоты, которую можно обнаруживать способами, описан- ными в элементном качественном анализе, например осаждением в виде фосформолибдата аммония. Количественно фосфаты мож- но определять колориметрически по интенсивности окраски молиб- деновой сини, образующейся после восстановления молибдена 52. 66
5.1.1.9. Индикация тетрама (амитона) и родственных соедине- ний. Для обнаружения фосфорных соединений типа тетрама R(Ok Л) Р R'0Z \g_(CH2)rt—NR" пригодны известные уже общие методы. Кроме того, их можно обнаруживать: 1) установливая присутствие тиольной серы в ос- новном после гидролитического расщепления молекулы, 2) уста- навливая присутствие третичного или, в случае тиохолиновых со- единений, четвертичного атома азота. Для соединений, у которых радикалы алкоксигрупп RO и R'O имеют длинные углеводородные цепи, существует также и другая возможность обнаружения — по цветной реакции, подобной той, которая была описана в гл. 4 для обнаружения О-изопропильной группы. Для обнаружения тиольной серы с высокой степенью чувстви- тельности особенно пригодны два описываемых ниже метода. Пер- вый метод представляет собой модификацию разработанного Се- виллем 53 колориметрического микроопределения тиола. Механизм образования окрашенного продукта следующий: первая стадия реакции является известным, превращением тиола в нитрозилмер- каптан под воздействием азотистой кислоты54: R—SH + HONO —> R—8—NO + H2O Избыточное количество азотистой кислоты разрушают аммоние- вой солью сульфаминовой кислоты, в присутствии которой нитро- зилмеркаптан достаточно устойчив: HONO + NH4SO3NH2 —> NH4HSO4 + N2 + Н2О Быстрый гидролиз нитрозилмеркаптана, осуществляемый добав- лением соли ртути (II), объясняется образованием комплексного соединения со ртутью, вследствие чего связь N—S становится не- устойчивой к нуклеофильной атаке молекулы воды и разрушается (реакции I и 2): О О + II II + Hg N—S + ^=*Г N-S^ (1) I R R О + о и + ll н у ng In—s -------*- ^o—n + (2) Hl H || R H* + HONO 3* 67
Выделяющаяся азотистая кислота диазотирует вводимый суль- фаниламид А. При этом образуется соль диазония, которую соче- тают с а-нафтиламином .или другим ароматическим амином и по- лучают азокраситель: HONO + A —> [Ar—feN]* X’ + Н2О ArNHj |-х Ar_N==N_R_^Ha краситель Одновременно протекает конкурентная реакция азотистой кис- лоты с присутствующей в реакционной смеси аммониевой солью сульфаминовой кислоты: HONO + NH4SO3NH2 —> NH4HSO4 + N2 + Н2О Эта реакция идет значительно медленнее и не мешает образова- нию азокрасителя. Реагенты Аммоний сульфаминовокислый— 0,5%-ный раствор в воде. Реагент I — смесь 1 части 1 %-кого водного раствора HgCl2 и 4 частей 3%-ного раствора сульфаниламида в 2%-ной НС1. Реагент II — 0,05%-ный раствор а-нафтиламина или дигидрохлорида N-(l-нафтил)-этилендиамина в 2%-ной НС1. Нитрит натрия — 0,015%-ный водный раствор. В пробирку с пришлифованной пробкой помещают 5 мл водного раствора испытуемого вещества или 4 мл спиртового его раствора и 1 мл воды. До- бавляют 0,5 мл 5н. раствора NaOH и нагревают 10 мин в кипящей водяной бане. Затем добавляют 1 мл 5 н. раствора H2SO4, быстро охлаждают и смеши- вают с 1 мл раствора NaNO2. По прошествии 5 мин добавляют 1 мл раствора NH4SO3NH2 и, закрыв пробирку пробкой, энергично встряхивают и помещают ее на 2 мин в водяную баню. Затем содержимое пробирки еще раз энергично встряхивают, пробку приоткрывают и немного поворачивают так, чтобы горячий раствор полностью смочил поверхность шлифа пробирки и пробку. Затем про- бирку охлаждают и к реакционной смеси тотчас последовательно приливают по 2 мл реагентов I и II. Различимое через несколько минут красно-фиолетовое скрашивание указывает на присутствие тиолового эфира фосфоновой (или фос- форной) кислоты. Реакция дает возможность обнаруживать эфир в количестве примерно 0,1 мкг)мл. Очень простым в выполнении, но менее чувствительным являет- ся обнаружение тиола при помощи 5,5'-дитио-бис- (2-нитробензой- ной) кислоты 55’56, разработанное для гистохимического обнаруже- ния SH-групп. Это водорастворимое вещество реагирует с тиолами с образованием смешанных дисульфидов и аниона 5-тиол-2-нитро- бензойной кислоты, который в щелочной среде окрашен в интенсив- ный желтый цвет: 68
Таким же образом реагирует бис-(n-нитрофенил)-дисуль- фид57’58. Вследствие малой растворимости этого соединения в воде реакцию проводят в водноацетоновом растворе. Идентификация гидролитически отщепленного тиола возможна также при помощи других цветных реакций, например: с нитропруссидом натрия59, фосфор-18-вольфрамовой кислотой60, 2,6-дихлорфенолиндофено- лом 61’62 и хлоридом трифенилтетразолия. Определение третичного или четвертичного атома азота в со- единениях типа тетрама может быть осуществлено реагентом Дра- гендорфа (см. стр. 86) или фосфорновольфрамовой кислотой. 5.1.2. Количественные определения 5.1.2.1. Методы, основанные на реакции Шёнеманиа. Для коли- чественного определения фосфорорганических ОВ пригодны раз- личные модификации реакции Шёнеманиа, механизм которой был подробно рассмотрен в разделе 5.1.1.1. Некоторые из этих моди- фикаций, отличающиеся по применяемым реагентам, описываются ниже. I. Колориметрические методы определения Реакция с о-дианизидинам 34 Реагенты Буферная смесь — pH 11,5 —раствор 16 г КН2РО4 и 9 г КОН в 1000 мл дистиллированной воды, не содержащей СО2, смешивают в соотношении 1 : 1 с очищенным ацетоном; добавлением разбавленной щелочи (КОН) устанавли- вают нужное значение pH. Дигидрохлорид о-дианизидина—1,3%-ный водный раствор; сохраняется в темном месте не более 1 недели. Смешанный реагент — смесь из 23 ч. буферной смеси, 1 ч. раствора гидро- хлорида о-дианизидина и 1ч. 1%-ного раствора Н2О2. Применяется для опре- деления зарина и зомана. При определении ДФФ или ТЭПФ (тетраэтилпирофос- фата) в реагент добавляют 3 ч. 1%-ного раствора Н2О2. Смешанный реагент годен в течение не более 30 мин. Построение калибровочной кривой производится непосредственно перед определением. Для этого приготовляют стандартный раствор фосфорсодержа- щего ОВ в изопропиловом спирте и используют его в объеме, не превышающем 2 мл. Степень разбавления должна быть подобрана так, чтобы в случае зарина в 2 мл или в аликвотной части содержалось от 0 до 300 мкг вещества. Аликвот- ные части доводят до объема 2 мл добавлением из микробюретки изопропило- вого спирта. Это требуется для того, чтобы в реакционной смеси всегда нахо- дилось одно и то же количество спирта. В мерную колбу емкостью 25 мл наливают 20 мл смешанного реагента и по каплям в течение 60—90 сек при постоянном помешивании добавляют стан- дартный раствор ОВ. Затем, если это необходимо, добавляют изопропиловый спирт и доводят объем до метки смешанным реагентом. При комнатной темпе- ратуре интенсивность окраски можно измерять в колориметре с фильтром, имею- щим максимум поглощения при 450 нм. Для зарина и зомана ее измеряют че- рез 10 мин, для ДФФ — через 30 мин, для ТЭПФ — через 20 мин. Колориметри- рование проводят по сравнению с водой и, если это необходимо, с учетом экстинкции контрольной пробы, к которой вместо стандартного раствора добав- ляют 2 мл изопропилового спирта. Полученные для различных концентраций ОВ значения экстинкций переносят на калибровочную кривую. Затем проводят опре- деление с образцом исследуемого вещества, результаты которого оценивают по калибровочной кривой. 69
В применении к аминоалкилтиофосфорным соединениям мето- дика несколько изменена. Удовлетворительная чувствительность достигается либо при некотором увеличении концентрации переки- си водорода и продолжительности развития окраски либо путем кратковременного нагревания реакционной смеси в воспроизводи- мых условиях. Естественно, особое внимание следует обратить на проведение контрольной пробы. Реакция Шёнеманна не применима для определения иодмети- латов этих соединений (тиохолинового эфира). С незначительными изменениями метод может быть использован для определения фос- форорганических ОВ в воде или в воздухе после поглощения в подходящем растворителе. Очень важно, чтобы построение кали- бровочной кривой по возможности проводилось со стандартным раствором примерно того же состава, что и раствор испытуемого вещества. Количество прибавляемого к смешанному реагенту стан- дартного раствора (или раствора испытуемого вещества) не должно превышать 12,5 мл (50%), однако при этом увеличивается время развития максимальной окраски, которое в этом случае нужно за- ранее установить. Реакция с о-толидином45-47 Реагенты Буферная смесь, pH 8,7 — смешивают 100 мл 0,1 М раствора КНгРО*, 100 мл 1 М раствора NaOH и 1000 мл воды и добавлением 1 М раствора NaOH уста- навливают нужное значение pH, после чего водой доводят объем раствора до 2 л. Гидрохлорид о-толидина— 1%-ный водный раствор. Перборат натрия — свежеприготовленный 1,25%-ный водный раствор. К приготовленному непосредственно перед употреблением смешанному ре- агенту, состоящему из 40 мл очищенного ацетона, 4 мл буферной смеси, 2 мл рас- твора гидрохлорида о-толидина и З'мл раствора пербората натрия, прибавляют 10 мл водного раствора испытуемого вещества. Через 20 мин окраску колори- метрируют при 420 нм. Содержание ОВ определяют по заранее приготовленной калибровочной кривой. II. Флуоресцентное определение48 Реагенты Реагент I — раствор 2 г индола, 3,75 г NaHCO3 и 0,43 г Na2CO3 в смеси 1000 мл воды, 100 мл ацетона и 100 мл изопропилового спирта. Реагент II — смесь 1000 мл воды и 250 мл изопропилового спирта, к кото- рой добавлено 3,5 мл 13,3 %-ной Н2О2. К 24 мл смеси реагентов I и II (1 : 1) с pH 10,6 приливают 1 мл раствора испытуемого вещества в изопропиловом спирте и тотчас измеряют максимум флуоресценции на флуорометре. Возбуждение осуществляется УФ-облучением в области от 350 до 400 нм, максимум сине-зеленой флуоресценции располагает- ся у 500 нм. Содержание вещества определяют по калибровочной кривой. 5.1.2.2. Объемное определение фторангидридов фосфоновой ки- слоты и эфиров пирофосфорной кислоты (гидролизный метод)49 145. Этот простой макрометод применяется для контроля чистоты названных фосфорных соединений. Он основан на различии в ско- рости гидролиза этих веществ и таких примесей, как хлор- и ди- фторангидриды. Для того чтобы отделить зарин от возможной при- меси соответствующего пирофосфоната, обладающего той же спо- 70
собностью к гидролизу, смесь этих веществ можно пропустить через колонку, заполненную насыщенным водой силикагелем. При этом пирофосфонат абсорбируется силикагелем, а зарин элюируют изо- пропиловым спиртом и затем определяют титрованием. Содержа- ние пирофосфоната определяют по разности величин, полученных при титровании пробы до и после разделения на колонке. Содер- жание пирофосфоната может быть также определено отдельно в водном элюате. В последнем случае продолжительность щелоч- ного гидролиза после прибавления NaOH должна быть увеличена до 10 мин по сравнению с 2—5 мин при определении зарина. Другим упрощенным способом разделения зарина и пирофос- фоната является воспроизводимое распределение этих веществ (80:20) между органическим растворителем (изопропиловый эфир) и водным 3,6%-ным раствором NaCl. Это разделение менее точно, чем разделение на колонке с силикагелем. Количество раствора, в котором содержится 0,13—0,18 г фосфорорганиче- ского вещества, переносят при помощи микропипетки с поршнем в предвари- тельно взвешенную колбу Эрленмейера и повторным взвешиванием ее опреде- ляют взятое для анализа количество вещества. В колбу приливают 15 мл воды и 4—5 капель смешанного индикатора, состоящего из 0,05%-ного раствора ме- тилового красного и 0,1%-ного -раствора тимолфталеина в метаноле. Более точно можно взвесить раствор испытуемого вещества в стеклянной ампуле, ко- торую затем помещают в колбу Эрленмейера, содержащую воду и индикатор, и разбивают стеклянной палочкой. После растворения вещества раствор сразу титруют 0,1 и. раствором NaOH до перехода красной окраски в желтую. По- шедшее на титрование количество щелочи записывают, так как оно эквива- лентно количеству свободной кислоты и кислых продуктов, образовавшихся в результате быстрого гидролиза примесей. Затем продолжают титрование до перехода окраски раствора в синюю. Этот расход щелочи также записывают. По прошествии 2 или максимально-5 мин проводят обратное титрование 0,1 н. раствором НС1 до перехода окраски метилового красного из желтой в желто- розовую. Содержание зарина (в %) рассчитывают по формуле: 7,005 (а^иаон 6/гнс1) 100 А . где а — количество 0,1 н. раствора NaOH, пошедшее на обратное титрование, мл; Ь — количество 0,1 н. раствора НС1, мл; А — навеска, мг. Фосфорорганические соединения, плохо растворимые в воде (например, зоман), растворяют в этаноле, а затем этот спиртовой раствор так разбавляется водой, чтобы содержание в нем спирта не превышало 20 объемн. %. Большее содержание спирта может привести к снижению скорости гидролиза фторфосфоната. 5.1.2.З. Объемное определение фторангидридов эфиров метил- фосфоновой кислоты и пирофосфонатов (перекисный метод). При помощи этого метода50 можно определять меньшие количества фосфорорганических веществ и особенно фторангидридов эфиров алкилфосфоновых кислот, нежели это удается осуществить гидро- лизными способами. Основой метода является реакция фосфор- содержащих соединений с щелочным раствором перекиси водорода, 71
описываемая уравнениями 1 и 2 (стр. 53), и последующее иодо- метрическое определение избыточной перекиси водорода: Н2О2 + 2HI —> 12 + 2Н2О Реагенты Раствор перекиси (pH 10)—растворяют 8,5—9,0 г перекиси пирофосфата натрия Na4P2O7 • 2Н2О2 и 5,68 г пербората натрия Na2B4O7 • ЮН2О в 500 мл воды и 10%-ным раствором NaOH (примерно 12 мл) устанавливают значение pH 10, после чего доливают воду до объема 1 л. Тиосульфат натрия — 0,1 н. раствор. В мерную колбу емкостью 100 мл помещают навеску испытуемого вещества 0,18—0,24 г. Это производят либо внесением ОВ пипеткой во взвешенную колбу и последующим определением точной навески вещества повторным взвешива- нием колбы, либо внесением в колбу стеклянной ампулы с навеской вещества: ампулу затем разбивают стеклянной палочкой под слоем 20 мл 50%-ного изо- пропилового спирта, предварительно налитого в колбу. Объем жидкости в колбе доводят до метки также этим спиртом. В две колбы Эрленмейера с притертыми пробками емкостью 500 мл, одна из которых предназначается для контрольной пробы, наливают по 50 мл раствора перекиси (pH 10). В одну из колб пипеткой, при постоянном перемешивании, приливают 20 мл раствора испытуемого веще- ства, в другую колбу — 20 мл 50%-ного изопропилового спирта. Затем обе сме- си периодически перемешивают 2—4 мин. Прибавив к обоим растворам по 30 мл воды, 10 мл 18 н. раствора HzSOt и 3 г KI в указанной последовательности и перемешав содержимое, колбы выдерживают в темном месте 10 мин. Выделив- шийся иод титруют 0,1 н. раствором Na2S20s. Незадолго до исчезновения желтой окраски иода в качестве индикатора добавляют некоторое количество раствора крахмала и титруют до обесцвечивания; 1 мл 0,1 и. раствора Na2S20s соответ- ствует 1/4000 моль фосфорсодержащего вещества. Так, содержание зарина (в %) рассчитывают по формуле; 3,502 (а - b) FNa2S2O3 • 5 • 100 А где а — количество 0,1 н. раствора Na2S2O3, пошедшее иа титрование контроль- ной пробы, мл; b — количество 0,1 н. раствора Na2S2O3, пошедшее на титрова- ние испытуемого вещества, мл; А — навеска, мг. Хлорангидриды и дифторангидриды не мешают определению, так как они гидролизуются в водноспиртовом растворе еще до при- бавления перекиси. Точность определения примерно 1%. Хлор- ангидриды могут быть определены этим методом после предвари- тельного их перевода при помощи фтористоводородной кислоты в соответствующие фторангидриды. 5.1.2.4. Колориметрическое определение при помощи 4-(л-нитро- бензил)-пиридина51 (экспресс-метод). Принцип метода описан в разделе 5.1.1.3. Реагенты Реагент I—2%-ный раствор 4-(4'-нитробензил)-пиридина в ацетоне. Реагент II — 2%-ный раствор циклогексиламина в очищенном ацетоне. Очистку ацетона производят кипячением ацетона в течение 1 ч с КМпО4, до- бавляемым из расчета 1 г KMnOt на 1 л ацетона, и последующей перегонкой. Смешивают 0,05 мл раствора отравляющего вещества в ацетоне с 0,2 мл раствора реагента I и 0,2 мл реагента II и нагревают 3 мин иа масляной бане с обратным холодильником. После охлаждения объем смеси доводят дважды перегнанным этилацетатом до 3 мл и через 10 мин колориметрируют при 520 нм (сравнение с контрольной пробой). Для расчета пользуются калибровочной кривой, которую строят для концентраций фосфорорганического вещества 2—15 мкг. 72
5.1.2.5. Колориметрическое определение при помощи гидрокса- мовой кислоты. Очень интересный способ обнаружения и опреде- ления сложных эфиров фосфорных кислот 320 основан на свойстве ионов гидроксамовой кислоты катализировать гидролиз некоторых ацилирующих соединений: О О о о II II (он-) II II R—С—X + R'~С—NHOH -------► R—С—NHOC—R' + НХ О О II II (он-) R—С—NHOC—R 4- Н2О ----- Суммарная реакция: О О II II R'—С—NHOH + R—С—ОН М || м II R'—С—NHOH II R—С—Х + Н2О --------------* R—С—ОН + НХ По этому способу добавляют к сложному эфиру фосфорной кислоты избыточное количество гидроксамовой кислоты при pH 9 (см. раздел 5.1.1.4); неизрасходованная гидроксамовая кислота ка- тализирует затем гидролиз добавляемого к реакционной смеси окрашенного в желтый цвет 2-азобензол-1-нафтилацетата, в ре- зультате чего образуется красный 2-азо-бензол-1-нафтол. По исте- чении определенного времени прибавлением кислоты гидролиз оста- навливают и измеряют фотометрически интенсивность окраски про- дуктов гидролиза, количество которых эквивалентно количеству введенного в реакцию фосфорорганического вещества. Аналогия с описанным в гл. 6 биохимическим способом, основанным на угне- тении холинэстеразы, очевидна. Химический способ, однако, значи- тельно менее чувствителен. Оптимальные условия для каждого фосфорорганического вещества различны и зависят от скорости взаимодействия данного соединения с гидроксамовой кислотой и гидроксил-ионом. Ниже приведена методика определения зарина. Реагенты Гидроксамовая кислота — 2 • 10-3 М водный раствор. Буферная смесь — 0,001 М раствор Na2B4O7, в которой pH 9 устанавливают добавлением 0,05 н. раствора НС1. 2-Азобензол-1-нафтилацетат (субстрат)—2,5-1О-3Л1 раствор в ацетоне. Смешивают 4 мл водного раствора испытуемого вещества с 1 мл раствора гидроксамовой кислоты и 1 мл буферной смеси и выдерживают 10 мин при 25 °C. Затем добавляют 4 мл раствора субстрата, перемешивают и через 5 мин добавляют 0,5 мл раствора 0,05 н. НС1. Через 2 мин в фотометре при 540 нм определяют экстинкцию. Для расчета пользуются калибровочной кривой. Мини- мально определяемая концентрация зарина составляет 0,5 мкг! мл 5.1.2.6. Колориметрические способы определения паратиона и параоксона. Образующуюся в результате щелочного гидролиза этих соединений (см. раздел 5.1.1.6.) окрашенную в желтый цвет натриевую соль n-нитрофенола можно определять колориметри- чески 38. 73
Смешивают 5 мл спиртового раствора испытуемого вещества с 5 мл 1 и. раствора КОН в 50%-ном этаноле и кипятят 30 мин с обратным холодильни- ком. После быстрого охлаждения раствор переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, доливают до метки и колориметрируют при 405 нм по сравнению с 50%-ным спиртом. Другие методы определения выделяющейся при гидролизе соли «-нитрофенола основаны на восстановлении нитрогруппы в амино- группу цинком в кислом растворе или TiCU и в превращении ее в краситель. Диазотирование аминогруппы и образование красителя впервые было применено Авереллом и Норрисом39. Впоследствии этот метод многократно модифицировался. Реагенты40 Хлористый титан — раствор, приготовленный смешением 1 объема 15%-ного раствора Tide, 1 объема уксусной кислоты (2 М) и 2 объемов раствора ацетата натрия (2 М). Нитрит натрия — 3,2%-ный водный раствор. Сульфаминовая кислота — 2%-ный водный раствор. Гидрохлорид И-(1-нафтил)-этилендиамцна—1%-ный водный раствор (азо- составляющая компонента). К 5 мл спиртового раствора пробы прибавляют 0,05 мл раствора ТЮз и через 2 мин — 0,2 мл 8 н. раствора НС1. Еще спустя 2 мин к смеси добавляют 0,1 мл раствора NaNO2 и через 4 мин — 0,5 мл раствора сульфаминовой кислоты. Затем через 3 мин прибавляют 0,5 мл азосоставляющей компоненты н после доведения объема раствора спиртом или водой до 10 мл (доля спирта должна составлять 30—50%) колориметрируют при 560 нм. Расчет проводят по предва- рительно построенной калибровочной кривой. Другая возможность определения образовавшегося после вос- становления п-аминофенола состоит в превращении его под воздей- ствием фенола в индофенольный краситель. Для определения содер- жания паратиона и параоксона в воздухе разработана следующая методика 4I. Реагенты Реагент А — раствор 38,1 г Na2B4O7 • ЮН2О в 700 мл воды, содержащий 50 г фенола н доведенный водой до 1000 мл. Хлористый титан — раствор, приготовленный разбавлением — 15 мл 15%-ного раствора TiCls 100 мл воды (применяют свежеприготовленный раствор). Поглощают паратион пропусканием пробы воздуха через смесь из 10 мл метилцеллозольва (монометиловый эфир этиленгликоля) и 1 н. раствора NaOH (1 : 1). Поглотитель переносят в мерную колбу емкостью 50 мл и нагревают 30 мин в кипящей водяной бвие. Затем к еще горячей смеси приливают 10 мл реагента А, 1 мл раствора Т1С13 и встряхивают до тех пор, пока черная гидро- окись титана(III) не превратится полностью в белую двуокись. Смесь охла- ждают, доливают водой до 50 мл и фильтруют (первые 10 мл фильтрата отбрасывают). Через 6 ч раствор колориметрируют при 625 нм. При толщине слоя в 1 см содержание паратиона равно Е-10,32 мкг/мл, параоксона — Е • 9,94 мкг/мл. Метод дает возможность определять паратион уже при концентрации 1,5 • 10'3 р. р. т. 5.1.2.7. Колориметрическое определение систокса. Это опреде- ление основано на свойстве сульфидной серы образовывать комп- лексное соединение с иодом43. 74
Смешивают 4 мл раствора испытуемого вещества в четыреххлористом угле- роде с 1 мл 1%-ного раствора иода в том же растворителе и через 15 мин колориметрируют при 305 нм, сравнивая окраску с окраской контрольной пробы (4 мл четыреххлористого углерода и 1 мл 1%-ного раствора иода). Расчет про- водят по калибровочной кривой, построенной для концентрации систокса 5— 70 мкг/мл. 5.1.2.8. Объемное определение изосистокса. Образующийся при щелочном гидролизе изосистокса меркаптид натрия (см. раздел 5.1.1.7) весьма неустойчив и быстро окисляется до дисульфида. Если для омыления изосистокса пользоваться щелочным раствором плюмбита, то образуется устойчивое к окислению внутрикомплекс- ное соединение44 С2Н5 C2HS н2с—s4 zs—сн2 I X I H2C—s/ ^S—CH2 в котором содержание свинца может быть определено йодометри- ческим или комплексометрическим титрованием. Реагенты Ацетат свинца — раствор 189,7 г РЬ(СН2СОО)2 • ЗН2О в 1 л воды (стан- дартный раствор). Щелочной раствор плюмбита — к 200 мл нагретого до кипения 0,5 н. рас- твора NaOH прибавляют по каплям стандартный раствор ацетата свинца до образования устойчивого помутнения, затем его охлаждают, фильтруют и до- ливают 0,5 н. раствором NaOH до 1 л; реагент хранят в полиэтиленовом со- суде. В колбе с притертой пробкой емкостью 500 мл смешивают навеску испытуе- мого вещества (0,2—0,6 г) с 10 мл этанола. После прибавления 60 мл щелоч- ного раствора плюмбита реакционной смеси дают стоять 1 ч, при этом при- мерно через 10 мин выпадают^рыхлые желтые хлопья меркаптида свинца. За- тем прибавляют 50 мл хлороформа и 70 мл раствора ацетата свинца и после энергичного встряхивания раствор переносят в делительную воронку емкостью 500 мл. После трехкратного встряхивания с хлороформом (каждый раз по 30 мл) отделяют органический слой,, а водный — двукратно экстрагируют хло- роформом. Объединенные хлороформные вытяжки фильтруют через смоченный хлороформом двойной бумажный фильтр, который дополнительно дважды про- мывают тем же растворителем. К фильтрату прибавляют 30 мл 20%-ной H2SO« и титруют в присутствии крахмала при энергичном перемешивании 0,1 н. рас- твором иода до синего окрашивания. Содержание изосистокса в пробе рас- считывается по следующей формуле: 2,58aF-100 -----3------ % изосистокса где а — количество пошедшего на титрование 1 н. раствора иода, мл; F—по- правка к титру раствора иода; А — иавеска ОВ, мг. 5.1.2.9. Фотометрическое определение фосфорилтиохолинов 63' 64. Определение основано на быстром разрыве связи Р—S при дей- ствии хлорида палладия (II) с образованием соответствующего 75
хлорангидрида алкилфосфоновой кислоты и соединения палладия с тиолом: R(Ok ,О /R" + PdCl2 —> R'OZ XS—(СН2)„—г/ \r”' R(°)\ A) R"x -> /P\ + ^N—(CH2)„—SPdCl R'OZ XC1 R"'Z Содержание палладийтиолового соединения определяют фото- метрически в области УФ-спектра. Реагенты Хлорпалладит аммония (NII4)2PdCl4 — 0,05 М раствор соли в 0,3 М рас- творе НС1. Раствор сравнения — разбавляют 0,5 мл раствора хлорпалладита до 50 мл соляной кислотой (0,3 М). Растворяют испытуемое ОВ в воде или в смешивающемся с водой раство- рителе, не дающем поглощения в применяемой области длин волн. Хорошо подходит изопропиловый спирт. В мерной колбе емкостью 50 мл смешивают 0,5 мл раствора хлорпалладита с определенным объемом раствора испытуе- мого ОВ и доводят до метки соляной кислотой (0,3 М). Поглощение измеряют при 250 или 310 нм, сопоставляя с раствором для сравнения. Расчет ведут по калибровочной кривой, построенной по стандартному раствору соответствую- щего тиольного соединения. Время достижения максимального поглощения, зависящее от вида тиольного соединения, следует каждый раз специально определять. Этот метод применим для определения 2—200 мкг]мл любых тиолсодержащих соединений, образующих водорастворимые комп- лексы с палладием. Тиолы типа диметиламнноэтилмерк.аптана можно определять титрованием раствором хлористого палладия, пользуясь п-нитро- зодиметиланилином в качестве индикатора64. 5.2. ГАЛОГЕНИРОВАННЫЕ ТИОЭФИРЫ (СЕРНЫЕ ИПРИТЫ) Во время первой мировой войны бис-2-хлорэтиловый тиоэфир имел большое значение; поэтому в то время были разработаны много- численные методы его обнаружения. Однако в результате появле- ния новых чувствительных цветных реакций на иприт старые ме- тоды представляют теперь лишь ограниченный интерес и поэтому от описания их можно отказаться. 5.2.1. Методы индикации 5.2.1.1. Реакция с тиомочевиной и солью никеля. В этой реак- ции, описанной Харли-Мэзоном65, атомы хлора серного иприта при 76
взаимодействии с тиомочевиной замещаются тиольными группами: /NH2 S(CH2—СН2С1)2 + 2S=X xnh2 / ZNH3\ 12+ S CH2—CH2—S—с; 2СГ . \ Чн/J Полученное соединение разлагают нагреванием со щелочью до дитиола — димеркаптодиэтилсульфида / ZNH3\ р S СН2—СН2— S—X 2СГ + 6NaOH —► —> S(CH2—СН2—SH)2 + 4NH3 + 2Na2CO3 + 2NaCl который при добавлении аммиачного раствора соли никеля обра- зует окрашенное в красный цвет комплексное соединение: СН2--СН2 I I СН2—S. /S—сн2 I >< >< । СН2—Sz xs—сн3 <Lh2—сн2 Проведение цветной реакции с солью никеля разработано Мато- ушеком и Томечеком31. Реагенты Тиомочевина — 5%-ный раствор в этаноле. Сульфат никеля — раствор 5 г NiSO4 в 50 мл воды, доведенный до 100 мл 20%-ным раствором аммиака. Уксусная кислота — 50%-ный раствор. Приливают к 1 мл спиртового раствора испытуемого вещества 1 мл рас- твора тиомочевины и в течение 2—3 мин доводят до кипения нагреванием в водяной бане. Затем добавляют 0,5 мл 30%-ного NaOH и еще раз быстро доводят раствор до кипения. После охлаждения, смесь нейтрализуют или слегка подкисляют уксусной кислотой. После прибавления 0,5 мл раствора NiSO4 в присутствии иприта появляется красное окрашивание. Затем раствор раз- бавляют 1—2 мл воды, добавляют 2—3 мл хлороформа или дихлорэтана для перевода окрашенного продукта в органический слой. Реакция дает возмож- ность обнаруживать 0,04 мг серного или азотистого иприта. Вместо реакции с сульфатом никеля можно также использовать реакцию с 0,5%-ным раствором нитропруссида натрия, который в щелочной среде образует с ипритом продукт, окрашенный в фиоле- товый цвет. Аналогичное окрашивание возникает спустя некоторое время в присутствии более высоких концентраций бромацетона, хлорпик- рина, хлорацетофенона, метил- и этилдихлорарсинов. 77
5.2.1.2. Реакция с щелочным раствором тимолфталеина. Как для серного, так и для азотистого ипритов в равной степени спра- ведлив следующий механизм реакции: NaOH --------> кислота желтый синий + S(CH2—СН2С1)2 | —NaCl ♦ желто-оранжевый где R —СН3, R' —СН(СНз)2. Строение этого красителя, образующегося в кислой среде, уста- новлено Матоушеком и сотр,31 с помощью инфракрасной спектро- скопии. Реагент Тимолфталеин — раствор 0,4 г тимолфталеина в 60 мл чистого спирта, к ко- торому добавлено 20 мл 0,6%-ного КОН; раствор должен иметь глубокую си- нюю окраску. К 2 мл спиртового или водного раствора испытуемого вещества приливают равный объем раствора тимолфталеина и нагревают смесь 20 мин в водяной бане при 60—80° С. Во время нагревания смесь должна сохранять синюю окраску, в противном случае к ней добавляют несколько капель разбавлен- ного раствора КОН до появления синей окраски. После охлаждения к смеси добавляют 1—2 капли уксусной кислоты, после чего синяя окраска исчезает и в присутствии серного или азотистого ипритов появляется желтое или оран- жевое окрашивание. Слабая окраска надежно обнаруживается, если окрашенное соединение экстрагировать встряхиванием с 1 мл толуола или бензола. При использова- 78
нии спиртового раствора испытуемого вещества к нему перед экстракцией сле- дует добавить некоторое количество воды. Метод дает возможность обнару- живать 0,5 мкг/мл серного или азотистого иприта. Он может быть использо- ван также и для фотометрического определения ипритов, причем экстинкцию измеряют при 450 нм\ расчет проводят по калибровочной кривой. Галогеисодержащие алифатические соединения, такие, как дихлорэтан, бромацетат, хлорпикрин и др., дают аналогичную окраску и мешают проведе- нию реакции. 5.2.1.З. Реакция с реагентом Гриньяра. Описанный Гриньяром66 реагент представляет собой комплексное соединение, образующееся в водном растворе при взаимодействии сульфата меди с избытком иодида натрия: CuSO4 + 2NaI —► Сц12 + Na2SO4 2CuI2 —► 2CuI + I2 2CuI + 2NaI —Na2Cu2I4 При взаимодействии этого соединения с серным ипритом обра- зуется нерастворимое молекулярное соединение бис-2-иодэтилового тиоэфира с иодидом меди: Na2Cu2I4 + 3(СН2—СН2С1)2 —> S(CH2—CH2I)2Cu2I2 + 2NaCl Образующуюся опалесценцию стабилизуют добавлением гум- миарабика. Реагент Гриньяра — к раствору 20 г Nal в 50 мл воды добавляют 1 мл 7,5%-ного раствора CuSO4 и затем 2 мл раствора 35 г гуммиарабика в 100 мл воды. Общий объем смеси доводят водой до 200 мл. Профильтрованный ре- агент следует хранить в. склянке из коричневого стекла. Можно пропускать пробу воздуха, содержащего ОВ, через поглотительную склянку, содержащую реагент Гриньяра, или же приливать реагент к водному раствору испытуемого вещества. Присутствие серного иприта обнаруживается по появлению желтого помутнения. Чувствительность реакции 0,05 мг/мл. Обнаружению иприта мешают арсины, также вызывающие по- мутнение 68'136. Эта реакция может быть осуществлена в виде капельной67. Каплю спиртового раствора испытуемого вещества наносят на фильтро- вальную бумагу. Испаряют растворитель, на то же место опускают кацлю 5%-ного спиртового раствора Nal и затем на край пятна — каплю 10%-ного раствора CuSO4. В присутствии сериого иприта в УФ-свете в зоне соприкосно- вения капель появляется желто-зеленая флуоресценция; чувствительность реак- ции 0,1 мг/мл. 5.2.1.4. Реакция с хлорным золотом. В этой реакции, впервые использованной для индикации серного иприта Шротером69 и Обермюллером70, образуется нерастворимое комплексное соеди- нение zCH2—СН2С1 AuCl3- S ХСН2—СН2С1 Подобные соединения образуются со многими солями тяжелых металлов, однако наиболее удобны для индикации соли золота и 79
палладия. Метод применим в виде капельной реакции на бумаге, а в сочетании с тиосульфатом натрия, хлорамином Т или антм-арил- диазотатами, образующими с комплексным соединением окрашен- ные продукты, часто используется в индикаторных трубках. При индикации иприта в водном растворе образующееся желтое помут- нение можно стабилизовать добавлением некоторого количества раствора какой-либо гетерополикислоты (фосфорномолибденовой, фосфорновольфрамовой, кремневольфрамовой), что обусловлено, очевидно, образованием агрегатов молекул71’72. Реагенты Хлорид золота — 5%-ный водный раствор. Хлорамин Т — 1°/о-ный водный раствор. Для осуществления капельной реакции на кусок фильтровальной бумаги помещают каплю' раствора испытуемого вещества, затем, последовательно, — каплю раствора хлорида золота и каплю раствора хлорамина Т. Красно-корич- невое окрашивание пятна указывает на присутствие серного иприта; чувстви- тельность реакции 0,1 мг/мл. 5.2Л.5. Другие методы индикации иприта. Для обнаружения серного иприта могут быть использованы при незначительном из- менении также методы, описанные для индикации или определения азотистого иприта при помощи 4-(n-нитробензил)-пиридина и 8-ок- сихинолина (см. разделы 5.3.2.1 и 5.3.2.2). Ниже приведены некоторые другие менее чувствительные и менее специфичные методы обнаружения серного иприта. 1) Обесцвечивание 0,003%-ного раствора перманганата калия74; чувствительность реакции — около 0,15 мг/мл. 2) Образование помутнения при добавлении спиртового щелоч- ного раствора р-нафтола75; чувствительность реакции 0,06 мг/мл. 3) Образование желтовато-белого осадка с дииодмеркуратом калия (10 г КД и 14 г Hgl2 в 70 мл воды) 7е; K2HgI4 + S(CH2—СН2С1)2 —> S(CH2—CH2I)2 • Hgl2 + 2KC1 Чувствительность реакции 0,05 мг/мл. 4) Образование оранжевой суспензии или желтого осадка селена при нагревании иприта до 85°C с селенистой кислотой77 [раствор 1 г SeO2 в 100 мл разбавленной H2SO4 (1:1)]. Арсины дают аналогичную реакцию. 5) Синий ред-окс-индикатор 2,6-дихлорфенол — индофенол в присутствии иприта при pH 7 превращается в бесцветное веще- ство78; чувствительность реакции 0,001 мг/мл. 6) Образование комплексных соединений из солей меди (II) и иприта79; чувствительность реакции 0,1 мг/мл. 7) Образование с реагентом Несслера желтовато-белого осадка81. 8) Кислые растворы йодата калия и крахмала в присутствии иприта окрашиваются в синий цвет. 5.2.1.6. Идентификация иприта получением производных. Если в распоряжении исследователя имеется большое количество ОВ, 80
например из трофейных боеприпасов, то его можно идентифициро- вать переводом в производные, обладающие определенной темпе- ратурой плавления. Получение сульфимина113 [CH3C6H4SO2—N = S(CH2CH2C1)2]. При взаимо- действии серного иприта с избытком водного раствора хлорамина Т через 1 ч выпадают белые кристаллы сульфимина; т. пл. 144,6° С. Получение диэтилендисульфида (дитиана)31 ZCH2— CH2x s\ > хсн2—сн/ При прибавлении иприта к 20%-ному раствору Na2S выпадает диэтилен- дисульфид; т. пл. 111—112° С. Получение сульфоксида85. При прибавлении по каплям серного иприта к концентрированной HNO3 (d 1,40) образуется светло-зеленая жидкость, из ко- торой при разбавлении ее водой выпадает белый осадок сульфоксида. После перекристаллизации из 60%-ного спирта получаются бесцветные чешуйки; т. пл. 110° С. Получение сульфоксида86 возможно также растворением серного иприта в ледяной уксусной кислоте и добавлением при охлаждении 30%-ной Н2О2. 5.2.2. Количественное определение 5.2.2.1. Фотометрическое определение с иодоплатинатом. Как было установлено Чугаевым 87, органические сульфиды реагируют с иодплатинатом по двум направлениям, приводящим в каждом случае к выделению иода: Pti;+4R2S —> Pt(R2S)*+ + 41” + 12 Pti; + 2R2S —> Pt(R2S)2I2+21" + 12 Эта реакция может быть использована для определения бис-2- хлорэтилового тиоэфира по выделению иода, образующего с крах- алом окрашенный в синий цвет продукт. На этом принципе осно- ван ряд визуальных и фотометрических методов анализа 75-88-91. По сравнению с другими эти способы имеют то преимущество, что они меньше зависят от находящихся в исследуемом веществе полисульфидов. Реагенты Иодоплатинат—1 мл 5%-иого раствора хлорида платины и 3,5 мл свеже- приготовленного, не содержащего иода раствора Nal разбавляют дистиллиро- ванной водой до 180 мл. Раствор крахмала—1 г растворимого крахмала растирают с некоторым количеством воды и выливают в 100 мл кипящей воды; применяют свежепри- готовленный раствор. Уксусная кислота — 50 мл уксусной кислоты разбавляют водой до 1000 мл. К 10 мл водного раствора испытуемого вещества, содержащего 5% уксус- ной кислоты, добавляют 2 мл раствора иодплатината и после перемешивания — 2 мл раствора крахмала. Через 4—5 мин колориметрируют смесь при 650— 70 нм в сравнении с 10 мл 5%-ной уксусной кислоты. Расчет проводят по калибровочной кривой, для построения которой используют раствор серного иприта в 5 %-ной уксусной кислоте, содержащий от 0,005 до 0,05 мг]мл ве- щества. 81
5.2.2.2. Титрование бромид-броматным раствором. Разбавлен- ный водный раствор тиоэфира количественно окисляется бромом до сульфоксида: R2S4-Br2 + H2O —> R2SO + 2HBr Бис-2-хлорэтиловый тиоэфир можно определять титрованием раствором брома в присутствии индикатора метилового красного92. Вместо неустойчивого раствора брома более целесообразно исполь- зовать получающийся электрохимически бром в момент выделения или бромид-броматный раствор93. Метод применим только для чистого иприта, так как полисульфиды и тиодигликоль реагируют с бромом аналогично и мешают определению. Для исключения ошибок, обусловленных воздействием брома на индикатор, удобнее прибавлять избыточное количество бромид-бромата с последующим йодометрическим его определением102. Реагенты Бромид-броматный раствор — раствор 11,9016 г КВг и 2,784 г КВгОз в 1000 мл воды. Йодистый калий— 10%-ный водный раствор. Тиосульфат натрия — 0,1 н. раствор. В колбе Эрленмейера с притертой пробкой емкостью 250 мл отвешивают 0,1—0,3 г ОВ и растворяют в 40 мл уксусной кислоты. После прибавления 5 мл воды и 3 мл концентрированной НС1 смесь медленно титруют бромид-броматным раствором до появления желтого окрашивания. Затем, после прибавления 5 мл раствора К! и выдерживания в темноте в течение 5 мин, титруют выделивший- ся иод 0,1 н. раствором Na2S2O3 в присутствии индикатора крахмала. Расчет проводят по следующей формуле: 7,952 (а - 6) 100 -----—j—------= % серного иприта Л где а — количество пошедшего на титрованве 0,1 н. раствора бромид-бромата, мл\ b — количество пошедшего на обратное титрование 1 н. раствора Na2S2O3, мл-, А — навеска отравляющего вещества, мг. 5.2.2.3. Объемное микроопределение. В реакции бис-(2-хлор- этилового)-'тиоэфира с водным раствором хлорамина Т наряду с сульфимином (см. раздел 5.2.1.6) могут также получаться сульфок- сид (реакция 1) и сульфон (реакция 2): /Na CH3C6H4SO2N^ +R2S + H2O —> CH3C6H4SO2NH2 + R2SO + NaCl (1) 'Cl .Na 2CH3C6H4SO2N^ + R2S + 2H2O —> 2CH3CeH4SO2NH2 + R2SO2 + 2NaCl (2) 'Cl Тип образующегося соединения зависит от кислотности раствора и добавляемой кислоты. В уксуснокислом (до 50%) и сернокислом (не выше 3 н.) растворах в реакцию вступает 1 моль хлорамина Т и содержание сульфоксида в продуктах реакции составляет 90— 82
100%. В 2 н. растворе по НС1 расходуется 2 моль хлорамина Т и образуется сульфон. В этом случае окисление осуществляется за счет промежуточного образования хлора. Колориметрический способ определения иприта основан на вза- имодействии о-толидина с избытком взятого для проведения реак- ции хлорамина Т в уксуснокислом растворе 94’95. Более высокая чувствительность достигается в методе, разработанном Кинсейем и Грантом96. Авторы показали, что в реакции бис-2-хлорэтилового тиоэфира с дихлорамином Т в безводной среде в результате слож- ного процесса хлорирования расход дихлорамина составляет 5моль на 1 моль сульфида. Количество израсходованного дихлорамина Т зависит от растворителя. Подходящим является циклогексан; до- бавление циклогексанола сенсибилизирует каталитическое хлори- рование иприта. Подвергаемое анализу ОВ растворяют в смеси 80% циклогексана и 20% очищенного керосина (фракция 175—280 °C) или экстрагируют этой смесью ОВ из зараженной воды. В колбе Эрленмейера с притертой пробкой емкостью 50 мл смешивают 1 мл раствора испытуемого вещества с 1 мл 0,2%-ного раствора дихлорамина Т в четыреххлорнстом углероде и выдерживают 20 мин в термо- статированной водяной бане при 27 ±0,1 °C. Затем прибавляют 4 Капли насы- щенного раствора KI и 4 капли ледяной уксусной кислоты и после пере- мешивания титруют реакционную смесь до обесцвечивания 0,01 и. раствором Na2S2Qs, ограждая от попадания солнечного света. Метод удобен для опреде- ления от 5 до 200 мкг серного иприта. Расчет содержания иприта по данным титрования невозможен, так как расход дихлорамина всегда колеблется в за- висимости от чистоты растворителя. Вычисления проводят по калибровочным кривым, полученным титрованием стандартных растворов ОВ. Для определения меньших количеств серного иприта от 0,2 до 0,5 мкг поступают следующим образом. К 1 мл раствора ОВ в циклогексане прибавляют 1 мл 5%-ного раствора циклогексанола в керосине. Смесь термостатируют в водяной бане при 27 ±0,1 °C и после добавления 1 мл 0,1 %-кого раствора дихлорамина Т в четыреххлори- стом углероде выдерживают ее при указанной температуре точно 20 мин. После прибавления K.I и уксусной кислоты выделившийся иод титруют 0,1 н. раствором Na2S20s. При построении калибровочной кривой нужно учитывать количество тиосульфата, пошедшее на титрование контрольной пробы; 1 мл 0,01 н. раствора Na2S2O3 соответствует примерно 5 мкг серного иприта. В этом методе, как и в предыдущем, очень важно точно выдер- живать Температуру и-продолжительность реакции. 5.2.2.4. Колориметрическое определение 1,2-бис-(2-хлорэтил- тио)-этана (сесквииприта) при совместном присутствии с ипри- том 73. Способ удобен для определения полуторного иприта (се- сквииприта) в. смеси с ипритом. Содержание суммы ипритов пред- варительно колориметрически определяют при помощи 4-(и-нитро- бензил)-пиридина. Для этого спиртовой раствор смеси ОВ нагре- вают 15 мин при 70 °C с 4- (n-нитробензил)-пиридином. В качестве основания добавляют пиперидин (см. раздел 5.3.2.2). При этом образуется окрашенное в фиолетовый цвет соединение cicH2—сн2—s—сн2—сн2——NO2 83
содержание которого определяют колориметрически. Затем в от- дельной пробе при помощи о-дианизидина в присутствии соли меди (II) определяют колориметрически содержание 1,2-бис-(2- хлорэтилтио)-этана. Смысл метода становится понятен из следую- щего ряда реакций. Сначала образуется комплексное соединение меди (II) С1СН2—СН2—S I сн2 | + Си2+ —► сн2 . С1СН2—СН2— S С1СН2—сн2— С1СН2—сн2—sz которое в кислой среде (pH 1—2) окисляет о-дианизидин I в краси- тель красного цвета: С1СН2—СН2—С1СН2—СН2—S Н2С \ \ | Cu2+ +1 —► | Си+ + Краситель Н2С / Н2С / С1СН2—СН2—SZ С1СН2—сн2—sz Структура красителя аналогична структуре окрашенного про- дукта, образующегося в реакции синильной кислоты с бензидином и ацетатом меди. Описаны методы, в которых вместо солей меди применялись соли кобальта 98. Реагенты о-Дианизидин— 0,1%-ный спиртовый раствор. Ацетат меди — 0,1%-ный водный раствор; к 100 мл раствора добавляют 0,1 мл ледяной уксусной кислоты. Смешивают 1 мл раствора ОВ в этаноле с 1 мл раствора о-дианнзидина и 3 мл раствора ацетата меди. Через 10 мин прибавляют 3 мл 18 н. H2SO4 и про- водят колориметрирование при 540 нм в сравнении с раствором контрольной пробы. Контрольную пробу ставят одновременно, используя все реагенты плюс 1 мл спирта. Расчет ведут по калибровочной кривой. Так как серный иприт при взаимодействии с о-диапизидипом и ацетатом меди также дает незначительную по интенсивности окраску, то для определения обоих ипритов при их совмест- ном присутствии необходимо построить четыре калибровочные кривые: I — полуторный иприт + 4-(га-нитробензил)-пиридин; II — иприт + 4-(га-нитробензил)-пиридин; III — полуторный иприт + о-дпанизидин ацетат меди; IV — иприт + о-дианизидин + ацетат меди. Формулы для расчета можно вывести из графического построения четырех кривых. Коблин 73 приводит следующие формулы: Кпи = 0,71 4£а - 0,005395ц Кн = 0,253£в - 0,671£а где Кпи — концентрация полуторного иприта; Ки— концентрация иприта; 5 а— фотометрический отсчет в методе с о-дианизидином и ацетатом меди; Ев — фо- тометрический отсчет в методе с 4-(п-нитробепзил)-пиридином. Эти формулы, однако, целесообразно каждый раз проверять, так как полу- чаемые отсчеты зависят от условий проведения определений. 84
5.2.2.5. Другие методы определения бис-2-хлорэтилового тио- эфира. Колориметрическое количественное определение серного ип- рита может быть выполнено теми же методами, которыми поль- зуются для его обнаружения, например при помощи тимолфталеи- на или тиомочевиной в присутствии соли никеля. Методы, опи- санные для обнаружения и определения азотистого иприта 8-окси- хинолином, в соответствующей модификации31 пригодны и для серного иприта. Для этой цели применим и весьма употребитель- ный способ с 4- (га-нитробензил)-пиридином. Из других способов назовем следующие. 1) Косвенное определение иприта по данным количественного элементного анализа, например по количеству хлора или серы в веществе после его минерализации в токе кислорода по Гротте и Крекелеру или в кислородной колбе по Шёнигеру. Серу можно также определять после окисления образца перманганатом калия в виде сульфата бария97, а хлор — титрованием по Фольгарду после гидролитического разложения испытуемого образца в при- сутствии триэтиламина 9Э. 2) Титрование исследуемого вещества раствором гипохлорита натрия с установленным титром в присутствии индикаторов мети- лового или нейтрального красного 10°. 3) Осаждение в виде двойной соли с хлоридом меди (I) и по- следующее йодометрическое определение избытка соли меди ,01. 4) Нефелометрическое определение суспензии металлического селена, образующегося при нагревании иприта с селенистой кис- лотой 77. 5) Реакция с сульфгидрильными группами цистеина, уреазы, папаина или денатурированного овальбумина и последующее опре- деление остаточных SH-групп юз—105 Метод пригоден для опреде- ления не только серного иприта, но и всех ОВ, действующих на сульфгидрильные группы, в частности, таких, как бромацетон, хлор- пикрин, эфиры иод- и бромуксусной КИСЛОТЫ. 5.3. ГАЛОГЕНЗАМЕЩЕННЫЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ ТРЕТИЧНЫЕ АМИНЫ (АЗОТИСТЫЕ ИПРИТЫ) 5.3.1. Качественное обнаружение Для обнаружения азотистого иприта наряду со способами, при- менимыми для индикации серного иприта (действием щелочного раствора тимолфталеина или тиомочевиной в присутствии соли ни- келя), пригодны способы, основанные на применении реагентов, оса- ждающих третичные амины. Большая часть алкалоидов, а также холин- и тиохолинфосфорильные соединения способны осаждаться этими реагентами и потому мешают индикации азотистого иприта. 5.3.1.1. Осаждение калийвисмутиодидом (реагент Драгендор- фа— Краута) ,06. При взаимодействии азотистого иприта с калий- висмутиодидом образуется осадок от оранжевого до красного цвета следующего состава: ВПз-М(СН2СН2С1)з-Н1. 85
Реагент Драгендорфа — смеси раствора 8 г Основного нитрата висмута в 20 мл HNO3 (d 1,18) и раствора 27,2 г KI в 40 мл воды дают постоять 1—2 су- ток, после чего раствор сливают с выделившегося осадка KNO3 и доводят объем водой до 100 мл. Смешивают 5 мл водного раствора испытуемого вещества с 0,5 мл разбав- ленной НС1 (1:1) и 1 мл реагента Драгендорфа. Появление красно-оранжевого осадка указывает на присутствиё азотистого иприта; чувствительность реакции 0,01 мг/мл. Обнаружению мешает серный иприт при большом его содержании (больше 1 мг), который дает аналогичную реакцию. 5.3.1.2. Осаждение фосфорновольфрамовой кислотой. Для сни- жения мешающего действия люизита, метил- и этилдихлорарсинов, адамсита и бромбензилцианида реакцию следует проводить в со- лянокислом растворе. Реагент Фосфорновольфрамовая кислота — 5%-иый водный раствор. Смешивают 5 мл водного раствора испытуемого вещества с 0,5 мл НС1 и 1 мл раствора фосфорновольфрамовой кислоты. Появление помутнения или сту- денистого осадка указывает на присутствие азотистого иприта; чувствитель- ность реакции 0,1 мг/мл. 5.3.1.3. Другие реагенты, образующие осадки с азотистым ип- ритом. Кремневольфрамовая кислота 107 дает осадок состава 12WO3-SiO2-[N(CH2CH2Cl)3]4, что может быть использовано для весового определения азотистого иприта. Соль Ре'йнекг NH^Cr (NH3)2(SCN)4] и другие комплексные соли хрома образуют с азотистым ипритом осадки розового цвета, даю- щие возможность обнаруживать 0,005 мг/мл вещества 108 Реагент Несслера 109 на холоду приводит к образованию желто- го, а при нагревании — коричневого осадка. Открываемый мини- мум примерно 0,2 мг/мл. 5.3.1.4. Обнаружение азотистого иприта по полученным произ- водным. В простейшем случае идентификацию можно проводить определением температур плавления перекристаллизованных из ацетона гидрохлоридов. Гидрохлорид бис- (2-хлорэтил)-метиламина плавится при 110°С, а трис-(2-хлорэтил)-амина — при 130—131 °C. Для этой же цели пригодны соответствующие пикраты. Водный раствор испытуемого вещества смешивают с насыщенным водным раствором пикриновой кислоты. При достаточном количестве хлор- этиламина выпадающие желтые пикраты можно перекристаллизо- вывать из этанола, слегка разбавленного водой, и определить их температуру плавления. Пикрат бис-(2-хлорэтил)-амина плавится при 133 °C, а пикрат трис-(2-хлорэтил)-амина — при 135 °C. При такой же температуре плавится и пикролонат трис-(2-хлорэтил)- амина, получаемый при действии пикролоновой кислоты. 5.3.2. Количественное определение 5.3.2.1. Колориметрическое определение ипритов при помощи 8-оксихинолина (оксина)31’110'111. В основе этого специфического метода лежит образование в щелочной среде окрашенного про- 86
дукта взаимодействия азотистого или серного ипритов с 8-окси- хинолином неустановленной структуры. Реагенты 8-Оксихинолин— 5%-ный раствор в 95%-ном этаноле. Бикарбонат натрия— 10%-ный водный раствор. Смешивают 2,5 мл водного раствора испытуемого вещества с 2,5 мл 95%-ного этанола и слегка подкисляют несколькими каплями 5 %-ной уксусной кислоты. Добавляют 0,5 мл раствора 8-оксихинолина и встряхивают реакцион- ную смесь. После добавления 0,5 мл раствора Па2СОз продолжают встряхивать еще 30 сек и затем оставляют стоять 90 мин при комнатной температуре. Рас- твор колориметрируют при 486 нм в сравнении с контрольной пробой. Расчет проводят по калибровочной кривой, построенной для концентраций ОВ 0,01 — 1 мг!мл. При определении серного иприта31 реакционную смесь выдерживают 90 мин при 45 °C и колориметрируют при 500 нм. В качественной пробе присутствие азотистого иприта устанав- ливают по ярко-оранжевому окрашиванию реакционной смеси; окраска контрольной пробы должна быть желто-зеленой. 5.3.2.2. Колориметрическое определение при помощи 4-(п-нитро- бензил)-пиридина 114. Этот метод весьма многосторонне использу- ется для обнаружения и определения алкилирующих соединений. Он основан на наблюдении Кёнига112, получившего в реакции йодистого метила с 4-(n-нитробензил)-пиридином в щелочной сре- де синий кррситель, которому была приписана следующая струк- тура СН3—N СН 2 В период второй мировой войны американские исследователи (Броун, Гехауф и др.) установили общую применимость этой цвет- ной реакции и разработали различные методы обнаружения таких ОВ, как серный иприт, дифенилхлорарсин и др. Эпштейн 113 про- должил эти работы и разработал способы обнаружения этилен- иминов и других алкилирующих соединений, в том числе многих ОВ. Путем сравнения интенсивности окраски продуктов, получае- мых в результате взаимодействия различных соединений с 4-(п-нит- робензил)-пиридином, была определена их активность или актив- ность содержащихся в них функциональных групп по отношению к этому реагенту, что иллюстрируется следующим рядом (X — га- логен) : rch2ch2x > rch2chx2 > rch2cx3 АгСН2Х roch2x > С\сн2х > АгХ ROCH2CH2X > -с\ \х Установлено, что в ряду галогенпроизводных активность убы- вает от иод- к хлорсодержащим соединениям 115. Реакция проходит через образование галогенидов n-нитробензилпиридиння, которые 87
в присутствии органических или неорганических оснований (пипе- ридин, триэтиламин, карбонаты и гидроокиси щелочных металлов), в результате потери протона, превращаются в окрашенные соеди- нения: RX + N Наряду с алкилирующими соединениями эту цветную реакцию дают следующие ОВ: фторангидриды эфиров О-алкилметилфосфо- новых кислот (зарин и зоман)29-51, серные иприты113, вторичные и третичные азотистые иприты114’116-119, мышьяксодержащие ОВ (люизит, метил-, этил- и фенилдихлорарсины и дифенилхлорар- син) 113, метилфторацетат из, хлорацетофенон120. Оптимальные условия образования окраски для каждого соеди- нения различны. Минимальные обнаруживаемые количества для некоторых соединений, например для серного иприта, составляют несколько микрограммов в 1 мл, для других ОВ, таких, как фос- фонаты, чувствительность еще меньше. Савицкий и его сотр. 115 про- должили работу по применению других производных пиридина. Исключительно высокая чувствительность, являющаяся следствием аутокаталитического эффекта, достигается при обнаружении неко- торых соединений 4-пиридинкарбоксиальдегид-2-бензтиазолилгидр- азоном (т. пл. 70—71 °C). Этим реагентом можно обнаружить 0,05 мкг!мл 1-иодбутана; он с успехом использовался также для проведения капельных реакций на бумаге. Реагенты 4-(п-Нитробензил)-пиридин (т. пл. 70—7ГС)—5%-ный раствор в ацетоне. Ацетатный буфер — 0,1 н. раствор, pH 4,62. В пробирку с пришлифованной пробкой вливают пипеткой 3 мл водного раствора ОВ, 1 мл ацетатного буфера, 0,4 мл раствора 4- (n-нитробензил)-пири- дина и на 20 мин помещают пробирку в кипящую водяную баню. Затем ее охлаждают в ледяной] бане и последовательно прибавляют 2 мл ацетона, 4 мл этилацетата и 1,5 мл 0,25 н. раствора NaOH. Смесь встряхивают примерно 20 раз, содержимое переносят в пробирку для центрифугирования и центрифугируют 2 мин. Соответствующее количество верхнего слоя жидкости пипеткой переносят в кювету и колориметрируют при 540 нм, сравнивая с пробой, приготовленной на воде. Вследствие неустойчивости образовавшейся окраски все операции, начи- ная от прибавления едкого натра и до колориметрирования, должны проводить- ся в течение 3—5 мин при затемнении. Расчет проводят по калибровочной кри- вой, которую строят, пользуясь приведенной методикой, добавляя азотистый иприт в количестве 0,5—10 мкг. 5.3.2.3. Другие методы определения. 1) При гидролизе азоти- стого иприта, содержащего третичный атом азота (C1CH2CH2)3N, быстро возникают ионы этиленимония, скорость образования ко- торых растет с увеличением концентрации гидроксильных ионов114; 88
при pH 6 реакция в основном заканчивается в течение 5 мин. Го- ломбик, Фрутон и Бергманн 121 установили, что ион этиленимония может быть определен обменной реакцией с тиосульфатом нат- рия 121: R4 + /СН2 R\ N I "Ь Na2S2O3 —> N—СН2—СН2 S2O3N<i-}- Na* RZ \сн2 rz Оказалось, однако, что при прибавлении избыточного количе- ства тиосульфата к раствору азотистого иприта и обратном его титровании раствором иода процесс протекает не количественно. Это объясняется наличием побочных реакций, например гидролиза ионов этиленимония или их димеризации. Иначе гидролизуется азо- тистый иприт, содержащий вторичный атом азота (ClCHzCHs^NH. Между ионом этиленимония и этиленимином устанавливается рав- новесие С1СН2—СН2Х + /СН2 уСН2 I <=* С1СН2—СН2—NZ | + Н+ HZ ZCH2 ZCH2 зависящее от pH среды. Так, начиная от pH 3 до pH 5 скорость превращения вторич- ного амина в p-хлорэтильное производное этиленимина возрастает, после чего она снижается и уже при pH 8 становится равной нулю ш. Этим можно объяснить устойчивость иона этиленимония в этих условиях к нуклеофильной атаке. Аллен и Зиман 122 иссле- довали реакцию этиленимина с тиосульфатом: +н2о —I + Na2S2O3 —N—СН2—СН2—S2O3Na + NaOH \cHl ,1 Они установили, что при pH 4 этилениминные соединения мо- жно количественно определить при проведении реакции с большим избытком тиосульфата по расходу кислоты, идущей на титрование щелочи. В бикарбонатном буферном растворе разложение вторич- ных азотистых ипритов идет нестехиометрично, с образованием ок- сазолидоновых производных 119, поэтому расход тиосульфата не мо- жет быть установлен. 2) Определение трис-(2-хлорэтил)-амина возможно осаждением калийвисмутиодидом, растворением осадка при прибавлении 8-ок- сихинолина и бромометрическим определением висмутоксихинолята после растворения его в соляной кислоте 106. Количества иприта до 0,1 мг определяются этим методом с хорошей точностью. 3) М-Метил-бис-1Ч,М-(2-хлорэтил) -амин можно определять реак- цией обменного разложения с n-фенилфенолом в щелочном рас- творе и измерением флуоресценции продукта реакции 123, 89
4—5) Засс и corp.124 описали два колориметрических способа определения третичных аминов (солей и оснований) и солей тет- раалкил (арил) аммония. Первый метод представляет собой модификацию известного спо- соба определения аминов при помощи хлоранила 125, по которому первичные амины образуют продукты, окрашенные в красный цвет, вторичные амины — продукты, окрашенные в фиолетовый цвет, а третичные амины (соли и основания) —продукты, окрашен- ные в смарагдово-зеленый цвет: Последние определяют фотометрированием окраски при 610 нм. Этим методом можно определять до 50 мкг]мл третичных аминов. По второму способу для определения свободных оснований и солей третичных аминов, а также солей тетраалкил (арил) аммониев используют образование окрашенных в красный цвет продуктов их взаимодействия с ангидридом х{ыс-аконитовой кислоты в среде уксусного ангидрида: /° Н2С—С" н2с—сх | \он | \он С—С=О + NR3 —► С=С—О" . I > I >. НС—-С=О НС=С—ONR3 Чувствительность определения 3 мкг/мл; фотометрирование окраски проводят при 500 нм. 6) Определение азотистого иприта щелочным раствором тимол- фталеина, а также тиомочевиной с образованием солей тиурония см. разделы 5.2.1.1 и 5.2.1.2. 5.4. МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИЕ ОВ 5.4.1. Качественное обнаружение При анализе мышьяксодержащих ОВ следует наряду с обнаруже- нием собственно ОВ уделять внимание также и обнаружению ток- сических продуктов их разложения. Это имеет значение, в частно- сти, при анализе питьевой воды и продуктов питания. 5.4.1.1. Общие методы обнаружения. Восстановление до мышья- ковистого водорода. Водород в момент выделения восстанавливает первичные и вторичные, алифатические арсины, такие, как метил- и этилдихлорарсины, 2-хлорвинилдихлорарсин (а-люизит) и ди- 90
(2-хлорвинил)-хлорарсин (р-люизит), до мышьяковистого водоро- да; для трис- (2-хлорвинил)-арсина (у-люизит) и ароматических арсинов — фенилдихлорарсина, дифенилхлорарсина (кларк-I), ди- фенилцианарсина (кларк-П), дифениламинхлорарсина (адамсит) такое прямое восстановление невозм,ожно. Эти соединения должны быть предварительно минерализованы методами, приведенными в разделе 5.4.2.1, посвященном количественному определению мышь- яксодержащих соединений. Образующуюся при этом трехокись мышьяка затем восстанавливают. Обнаружение образующегося мышьяковистого водорода прово- дится при пом'ощи следующих характерных реакций. Реакция с нитратом серебра ,2в. Реагент Индикаторная бумага — пропитывают 20%-ным раствором AgNO3 фильтро- вальную бумагу; приготавливается непосредственно перед употреблением. В пробирку вливают несколько миллилитров подкисленного 20%-ной H2SO4 испытуемого вещества или раствора после минерализации образца, добавляют кристалл CuSO4 и 2 гранулы цинка. Затем в верхнюю часть пробирки вклады- вают ватный тампон, пропитанный ацетатом свинца, н на отверстие пробирки накладывают индикаторную бумагу. Образующееся через некоторое время на бумаге лимонно-желтое пятно состава AsAg3 • AgNO3 после обработки водой чернеет вследствие выделения металлического серебра. Применяемые серная кислота и цинк не должны содержать мышьяка. Реакция с бромидом ртути(П)12Т. Пропитанная раствором бромида рту- ти(П) индикаторная "бумага в присутствии и мышьяка окрашивается в желтый (до коричневого) цвет, который при обработке раствором иодида калия пере- ходит в красно-коричневый: 3HgBr2 + AsH3 —► As(HgBr)3 + ЗНВг As(HgBr)3 + AsH3 —► As2Hg3 + 3HBr ' Реакция с хлоридом золота™. На пропитанной 1%-ным раствором хлорида золота бумаге в присутствии мышьяка в результате восстановления золота по- является синее до сине-красиого пятно: 2AuCl3+ AsH3 + 3H2O —► 2Au 4-6НС1 + H3AsO3 Эта реакция наиболее чувствительна. Реакции с сероводородом129. При взаимодействии мышьяк- содержащих ОВ с H2S выпадает осадок арсйнсульфидов. К 2—3 мл водного раствора испытуемого вещества приливают свежеприго- товленный подкисленный НС1 раствор сероводорода до прекращения образова- ния осадка. При исследовании ароматических арсииов готовят спиртовые рас- творы вещества и приливают насыщенный спиртовой раствор сероводорода. Иногда при осаждении сульфидов испытуемый раствор охлаж- дают ледяной водой. Удобно применять так называемый «твер- дый сероводород», т. е. такие соединения, как тиоацетамид или тио- карбамат аммония, выделяющие в кислой среде сероводород. Приводим характерные окраски осадков, образуемых некото- рыми мышьяксодержащими ОВ: а-люизит образует белый- осадок С1СН=СН—As=S, чувстви- тельность реакции 0,02—0,05 мг!мл\ 91
метилдихлорарсин — желтоватый осадок СНз—As=S, т. пл. 110°С; этилдихлорарсин— желтоватая масляная эмульсия, чувстви- тельность реакции 0,02—0,05 мг/мл; фенилдихлорарсин— белый осадок С6Н5—As = S, т. пл. 152°С; дифенилхлор- и дифенилцианарсины — белый осадок (C6H5As)2S, т. пл. 67 °C. Реакции с нитратом ртути I. При прибавлении к водному рас- твору исследуемого образца нескольких капель слабо подкислен- ного 5%-ного водного раствора нитрата ртути(1) некоторые мышь- яксодержащие ОВ образуют следующие осадки 135: при взаимодействии с люизитом образуется белый осадок кало- мели Hg2Cl2, который через 12 ч сереет, чувствительность реакции 1 мг/мл; с метилдихлорарсином — серый осадок металлической ртути, чувствительность 1 мг/мл; с этилдихлорарсином — быстро сереющий белый осадок, чув- ствительность 2 мг/мл; с фенилдихлорарсином — белый осадок; дифенилхлор- и дифенилцианарсины через некоторое время об- разуют белый осадок. Реакции с фосфорноватой кислотой. Все мышьяксодержащие ОВ, за исключением адамсита, образуют с фосфорноватой кислотой характерные осадки. Реагент Фосфорноватая кислота 130 — растворяют 10 г гипофосфата натрия Na4P20e при нагреваний в 10 мл воды и доводят объем концентрированной НО до 100 мл. После декантации (выпадает осадок NaCl) на каждые 10 мл раствора добавляют 1—2 капли 0,1 н. раствора иода в KI. Для проведения реакции к 1—2 мл водного испытуемого раствора прили- вают 5 мл реагента и наблюдают за образованием осадка (при необходимости нагревают 15—30 мин на водяной бане). В присутствии мышьяксодержащих ОВ образуются следующие осадки: люизит дает белый, в последствии желтеющий осадок; метил- и этилдихлорарсины — желтый или желтовато-коричне- вый осадок; фенилдихлорарсин — осадки от белого до желто-зеленого цвета; дифенилхлор- и дифенилцианарсин — после их нагревания с ре- агентом возникает белое помутнение. Иприт в больших концентрациях образует с фосфорноватой кислотой эмульсию, при нагревании которой, вследствие слияния капелек, получается прозрачный раствор. Другие общие способы индикации. 1) Первичные алифатиче- ские арсины, например люизит, метил- и этилдихлорарсины, вос- станавливают четырехокись осмия до черной двуокиси осмия131: OsO4 + 2RAsC12 + 4Н2О —> OsO2 + 2RAsO(OH)2 + 4НС1 92
Для индикаторных трубок может быть использован силикагель, пропитанный 1%-ным раствором OsC>4. 2) Реакция первичных алифатических арсинов с раствором хло- ристого олова в концентрированной НС1 (реакция Беттендорфа) 132. При просасывании воздуха, содержащего люизит, через индикатор- ные трубки, наполненные силикагелем, пропитанным солянокис- лым раствором SnCl2, появляется желтое кольцо. 3) При просасывании воздуха, содержащего алкилдихлорарси- ны, через силикагель, пропитанный молибденовой кислотой и суль- фатом цинка, возникает синее окрашивание вследствие восстанов- ления молибденовой кислоты 133. Реакция очень чувствительна. 4) Продукты, полученные при окислении раствором иода клар- ка I или II и адамсита, образуют с уксуснокислым раствором нит- рата уранила осадки. Например, при наличии адамсита образуется зеленый осадок 134. 5) Мышьяксодержащие ОВ' (за исключением адамсита) можно обнаружить по реакции Гриньяра136 (см. раздел 5.2.1.3); реакция очень чувствительна. Обнаружение мышьяксодержащих ОВ получением кристалли- ческих производных. Можно идентифицировать мышьяксодержа- щие ОВ по температурам плавления соответствующих продуктов гидролиза или окисления, а также по температурам плавления ар- синсульфидов. Ниже в таблице приведены температуры плавления таких производных. Отравляющее вещество Продукт гидролиза T. пл., °C Продукт окисления T. пл. °C Метилдихлорар' СИН CH3As=O 95 CH3AsO(OH)2 159 Этилдихлорар- сии C2HsAsO(OH)2 99-100 2-Хлорвинилди- хлорарсин (а-люизит) . . CHCl=CHAsO 143 CHC1=CH—AsO(OH)2 130 Ди-(2-хлорви- нил)-хлорар- син (Р-люизит) [(CHC1=CH)2As]2O 62-63 (CHC1=CH)2AsO(OH)2 120-122 Дифенилхлор- и дифенил- цианарсины (кларк I и II) [(C6H5)2As]2O' 92,5-93,5 (CsHs)2AsO(OH)2 175 10-Хлор-Э, 10-ди- гидрофенар- са зинхлорид (адамсит) . . (NH(C6H4)2As]2O 350 — — 5.4.1.2. Специфические методы индикации. Индикация люизита. 1) Весьма чувствительной и специфичной реакцией обнаружения люизита является его индикация по ацетилену, образующемуся при 93
взаимодействии с сильными щелочами и определяемому реагентом Илосвая 137 в виде ацетиленида меди: C1CH=CHAsC12 + 6NaOH —► 2HCs=CH + Na3AsO3 + 3H2O + 3NaCl HC=CH + 2Cu+ —► CuC=s=CCu + 2H+ В пробирке смешивают 2 мл водного или 1 ял спиртового раствора испы- туемого вещества с 1 ял воды и 0,5 ял 30%-ной щелочи. Пробирку закрывают и легким ее покачиванием перемешивают содержимое. Через 5 мин при периоди- ческом охлаждении водой раствор слабо подкисляют разбавленной уксусной кислотой. Красная окраска, а При высоких концентрациях красный осадок, по- являющиеся тотчас или через короткое время после прибавления 1 ял реагента Илосвая, указывают на присутствие а-люизита. Реакция специфична. Чувстви- тельность реакции 0,005 мг!мл а-люизита. Прибавление 2%-ного раствора желатины стабилизует коллоид- ный раствор ацетиленида меди, что дает возможность проводить количественное определение путем сравнения со стандартным рас- твором. Несколько модифицированный реагент138 , содержащий 0,2 г СиСОз, 12 г Аз20з, 12 г NaOH и 1 мл пиперидина в 100 мл воды, дает с а-люизитом яркое красное окрашивание. Кроме того, воз- можно осаждение желтого ацетиленида серебра добавлением рас- твора AgNO3. 2) Силикагель, пропитанный раствором эргостерина * в хлоро- форме, при соприкосновении с парами люизита окрашивается в фиолетовый, а при высоких концентрациях в глубокий зеленый цвет 139. Серный иприт в больших концентрациях при длительном воздействии вызывает только слабое окрашивание; пары соляной кислоты при взаимодействии с эргостерином вызывают буро-корич- невую окраску. Индикация дифенилцианарсина (кларк П>. Присутствие дифе- нилцианарсина в испытуемом веществе может быть установлено нагреванием пробы со спиртовым раствором КОН и определением циангруппы одним из обычных методов. Индикация адамсита (10-хлор-9,10-дигидрофенарсазинхлорида). 1) Простой способ обнаружения основан на образовании окра- шенного в интенсивно красный цвет соединения при действии кон- центрированной H2SO4 на кристалл испытуемого вещества (или на остаток после выпаривания экстракта). Природа окрашенного продукта не установлена. Бромбензилцианид в этих условиях вы- зывает коричнево-красное окрашивание. 2) Высокочувствительным и специфичным методом обнаруже- ния адамсита является реакция получения интенсивно окрашенной * СгвНцО, провитамин, при УФ-облучении превращается в витамин Д2. 94
в красный цвет натриевой соли его продукта нитрования: К нескольким кристаллам испытуемого ОВ или к остатку, полученному по- сле выпаривания 5—10 мл экстракта, прибавляют 1 каплю концентрированной HNO3 и выпаривают досуха на водяной бане. После охлаждения к остатку при- бавляют 1 каплю 30%-ного раствора NaOH. Появление вишнево-красного окрашивания указывает на присутствие адам- сита; чувствительность реакции 0,5—1,0 мкг/мл. Таблица 4. Идентификация мышьяксодержащих ОВ Отравляющее вещество Фосфорноватая кислота (реагент Б у го) Сероводород Нитрат ртути (I) Реактив Илосвая Концен- триро- ванная H2SO4 Люизит Белый осадок, постепенно становящийся желто-корич- иевым Белый осадок Белый осадок, постепенно сереющий Крас- ное окра- шива- ние —~ Метилдихлор- арсин Желтый до жел- то-коричие- вого осадок Желтоватый осадок Серый осадок — — Этилдихлор- арсии То же Желтоватое масло Белый осадок, быстро сереющий — — Фенилдихлор- арсин Белый до жел- то-зеленого осадок Белый осадок Белый осадок — —• Дифенилхлор- арсин После нагре- вания белое Белое помутне- ние * Белый осадСж * — — Днфенилцианар- син То же Белое помут- нение * Белый осадок * — — Адамсит Крас- нее окра- шива- ние * Возникает через некоторое время. 95
3) Более сложной по выполнению является реакция, основан- ная на образовании дифениламина при нагревании адамсита с иодистоводородной кислотой 140: HN(C6H4)2AsC1 + 2HI —> (CsH5)2NH+ AsC1I2 Дифениламин можно отогнать с водяным паром и обнаружить по появлению синего окрашивания при прибавлении нитрата и концентрированной H2SO4. Для индикации адамсита может быть также использовано появление синего окрашивания при действии на него концентрированной H2SO4, содержащей некоторое количе- ство HNO3, т. е. по сути используется реакция, характерная для дифениламина. 4. Реагент, состоящий из равных объемов 10%-ного раствора AgNO3 и ледяной уксусной кислоты, является специфическим для адамсита. При нагревании пробы на водяной бане образуется устойчивое зелено-желтое окрашивание, различимое уже при на- личии 0,02 мг адамсита 141. Идентификация мышьяксодержащих ОВ. Метил-, этил- и фе- нилдихлорарсины, а также кларк I, для которых нет специфи- ческих реакций, обнаруживают по некоторым различиям при вза- имодействии их с H2S, Н4Р2О6, HgNO3 (табл. 4). Предварительно удостоверяются в присутствии мышьяка в исследуемом ОВ восста- новлением его до AsH3 (см. раздел 5.4.1.1). 5.4.2. Количественное определение 5.4.2.1. Определение в виде мышьяковистого водорода. Общий принцип этого способа приведен в разделе 5.4.1.1 при описании качественных реакций. Во многих случаях восстановлению до AsH3 должна предшествовать минерализация испытуемого веще- ства. Это относится к неподдающимся непосредственному вос- становлению ароматическим арсинам и к определению мышьяк- содержащих ОВ в продуктах питания и, прежде всего, в жирах. Минерализация осуществима при помощи ряда способов. Для исследования продуктов питания был выбран следующий способ минерализации. Измельчают примерно 100 г исследуемого материала, основательно его пере- мешивают и отвесив 2—3 г помещают в колбу Кьельдаля. Добавляют 5 мл 30%-ной Н2О2 (пергидрол), примерно через 10 мин (по каплям) 10 мл H2SO4 (d 1,84) и осторожно нагревают колбу на малом пламени. При побурении реак- ционной массы нагревание прекращают, колбу охлаждают и, после прибавления нескольких миллилитров перекиси водорода, снова нагревают до выделения па- ров. Это повторяют до тех пор, пока после 15 мин кипячения жидкость больше не темнеет. Процесс минерализации жиров может продолжаться несколько ча- сов. Убедившись, что в горловине колбы нет прилипших твердых частиц, при- бавляют 0,5 г гидразинсульфата для восстановления As (V) до As (III). После повторного нагревания в течение 30 мин и последующего охлаждения содержи- мое колбы может быть использовано для определения мышьяка. Подобным образом можно обрабатывать небольшие количества выделенных из продуктов питания 142 или из жиров143 отравляю- 96
щих веществ или Их спиртовых экстрактов. Следует заметить, что без предварительного восстановления гидразинсульфатом получае- мого при минерализации As (V) образование мышьяковистого водорода настолько замедляется, что продол- жительность определения увеличивается более чем вдвое. Реагенты Индикаторная бумага — фильтровальная бумага, пропитанная примерно в течение 1 ч 5%-ным спирто- вым раствором HgBr2 и высушенная на воздухе (бу- магу хранят в эксикаторе над P2Os и предохраняют от соприкосновения с воздухом). Цинк гранулированный, не содержащий мышьяка — перед употреблением его помещают на 1—2 мин в 0,05%-ный раствор CuSO< и промывают водой. Свинцово-ацетатная вата — вата, пропитанная 5%-ным раствором ацетата свинца' и высушенная на воздухе. Серная кислота — 20%-ная, не содержащая мышьяка. В колбу аппарата Гутцейта (рис. 6) наливают 10 мл минерализованного раствора, предварительно до- веденного до определенного объема, 20 мл H2SO< и до- водят водой объем до 50 мл. Поместив в нижнюю часть трубчатой насадки неплотный тампон свинцово- Рис. 6. Приборы для ацетатной ваты, а в верхнюю часть — полосу индика- определения мышьяка торной бумаги, в колбу вносят 5 г цинка, быстро закры- по Гутцейту. вают ее насадкой и помещают на 1 ч в темное место. Содержание мышьяка определяют, сравнивая окраску индикаторной бумаги с бумажными эталонами, полученными восстановлением раствора трехокиси- мышьяка определенной концентрации. В течение некоторого времени (при хранении в темноте) эти эталоны могут быть использованы в ка- честве шкалы сравнения. При применении бумаги определенного размера длина окрашенной зоны является мерой содержания мышьяка 1П. При ширине бумаги 2 мм содержание мышьяка соответствует следующим количествам: Длина бумаги, JHJH Мышьяк, мг Длина бумаги, JHJH Мышьяк, ма 2 0,02 14,5 0,25 5 0,05 16 0,30 9 0,1 18 0,35 11 0,15 20 0,40 13 0,2 22 0,50 При других модификациях насадки к аппарату Гутцейта инди- каторную бумагу вставляют в калиброванное отверстие. Окраску круглого пятна сравнивают с окраской независимо изготовленных бумажных эталонов или со специально отпечатанной цветной шка- лой. В каждом случае для контроля реагентов (цинк, H2SO4) на присутствие мышьяка желательно проведение контрольной пробы. Этим способом можно определять до 1 мкг мышьяка. Весьма чувствительным и хорошо воспроизводимым является колориметрическое определение выделяющегося мышьяковистого водорода диэтилдитиокарбаматом серебра 318>319. 4 Зак, 677
Реагент Диэтилдитиокарбамат серебра — соль готовят растворением 2,25 г диэтил- дитиокарбаминовой кислоты или эквивалентного количества ее натриевой соли в 100 мл воды и к раствору отдельными порциями приливают раствор нитрата серебра (1,7 г AgNO3 в 100 мл воды). При этом осаждается лимонно-желтая серебряная соль. Ее отфильтровывают и после тщательной промывки водой су- шат в вакуумэксикаторе. Соль хранят в темном месте. Для анализа применяют 5%-ный раствор диэтилдитиокарбамата серебра в свежеперегнанном пиридине. При хранении в темном, прохладном месте раствор годен в течение нескольких месяцев. Мышьяковистый водород выделяют обычным путем. Колбу, в которой про- исходит выделение, соединяют трубкой с сосудом для поглощения, в котором находится определенное количество (5 мл) раствора реагента. Через 30 мин измеряют экстинкцию появившегося красного окрашивания при 540 нм. Расчет проводят по калибровочной кривой, построенной с применением трехокиси мышьяка; чувствительность метода — 0,05 мкг мышьяка. Определению мешает сурьмянистый водород, образующий с реагентом та- кое же красное окрашивание, сероводород вызывает черное окрашивание. Дей- ствие сероводорода можно исключить, если в трубку, соединяющую колбу с по- глотителем, поместить тампон свиицово-ацетатной ваты для связывания серо- водорода в сульфид свинца. 5Л.2.2. Йодометрическое определение мышьяксодержащих ОВ. В этом способе, применимом для определения всех мышьяксо- держащих ОВ, испытуемое вещество минерализуют и количество образовавшейся Мышьяковой кислоты определяют йодометриче- ским титрованием. В некоторых случаях мышьяковую кислоту в кислой среде восстанавливают иодидом калия до мышьяковистой (реакция 1). Образовавшийся иод удаляют кипячением и мышья- ковистую кислоту титруют раствором иода (реакция 2): (П . As20s -f- 4HI * AS2O3 “h 2Н2О 212 (2) При количественном определении мышьяковистой кислоты избыток иодистоводородной кислоты связывают добавлением би- карбоната натрия: HI + NaHCOj —► Nal + Н2О + СО2 1) Определение по немецкой фармакопее (DAB6). Взвешивают 0,2—0,3 г испытуемого вещества в колбе Кьельдаля и после прибавления 10 мл концен- трированной H2SO4 и 1 мл дымящей HNO3 кипятят смесь 1 ч. После охлажде- ния к массе добавляют 50 мл воды, содержимое выпаривают и вторично подвер- гают действию смесн кислот. После повторного охлаждения прибавляют после- довательно 10 мл воды, 2 г KI и, если имеется осадок, воду до растворения по- следнего. Колбу помещают на 30 мин в темное место, после чего выделившийся иод титруют 0,1 и. раствором Na2S2O3. Факторы пересчета (F): I мл 0,1 н. раствора Na2S2O3 соответствует 8,043 мг метилдихлорарсина, 8,744 мг этилдихлорарсина, 11,15 мг фенилдихлорарсина, 13,228 мг дифеиилхлорарсина, 12,756 мг дифенилцианарсина, 13,878 мг дигидро- фенарсазин хлорида. 2) Метод Руппа 148. К навеске 0,2—0,3 г испытуемого вещества, находя- щейся в колбе Эрленмейера, прибавляют около 5 мл концентрированной H2SO4 и умеренно нагревают. Затем в течение 30 мин малыми порциями при постоян- ном перемешивании вносят 1—1,5 г тонкорастертого КМпО4. Примерно через 15 мин содержимое колбы нагревают 1 ч на кипящей водяной баие. По охла- ждении добавляют 20 мл воды и 0,5 г щавелевой кислоты, закрывают колбу 98
воронкой и раствор кипятят 10—15 мин. Если раствор не обесцвечивается, до- бавляют еще щавелевой кислоты. После охлаждения воронку обмывают, добав- ляют в колбу 50 мл воды и 5 г KI и помещают на 30 мин в темное место. Вы- делившийся иод титруют 0,1 н. раствором Na2S2Os. Содержание мышьяка рас- считывают по формуле: л• Л.,,. п-0,003748•100 ----Na2Sa°3 ----------= % мышьяка где а — пошедшее на титрование количество 0,1 н. раствора Na2S20j, мл\ А — навеска испытуемого вещества, г. Значения факторов пересчета количеств отравляющих веществ приведены в предыдущем методе. 3) Метод Робертсона 14в. Взвешивают в колбе Кьельдаля 0,02—0,03 г испы- туемого вещества, прибавляют 5 мл концентрированной H2SO4, 1 мл дымящей HNO3 и нагревают 1 ч на прямом пламени. После охлаждения добавляют еще 0,5 мл HNO3 и нагревают колбу до прекращения выделения бурых паров окис- лов азота. Для полного удаления окислов азота в колбу осторожно прибавляют 1 г (NH4)2SO4 и после энергичного встряхивания нагревают 2—3 мин до пол- ного прекращения выделения окислов азота. Затем содержимое колбы осто- рожно разбавляют водой до 40—50 мл и переводят в колбу Эрленмейера, расхо- дуя на это еще 30 мл воды. После добавления 1 г KI и нескольких стеклянных шариков в горло колбы помещают насадку для кипения н выпаривают раствор до объема примерно 40 мл. После охлаждения окраску, вызванную выделившим- ся иодом, обесцвечивают добавлением 0,1 н. раствора Na2S2Os. Раствор разбав- ляют водой до 100 мл, добавляют 1—2 капли фенолфталеина и нейтрализуют реакционную смесь концентрированным раствором Na2CQa до появления розо- вого окрашивания. Затем добавлением нескольких капель 1 н. раствора H2SO4 его обесцвечивают и, после внесения 1—2 г Na2COs и 1 мл раствора крахмала, титруют 0,1 н. раствором иода до появления синего окрашивания. Для расчета пригодны факторы пересчета, приведенные в методе (1). Для определения мышьяксодержащих соединений можно поль- зоваться также методами Эвинса 160 — с серной кислотой и суль- фатом калия и Роджерса181 — с азотной кислотой в персульфатом аммония. 5. 4.2.3. Йодометрическое определение метил-, этил- и фенилди- хлорарсинов. Определение основано на окислении иодом продуктов гидролиза мышьяксодержащих ОВ до алкилмышьяковой кислоты! RAsC12 + 4NaOH —► RAs(ONa)2 + 2NaCl + 2Н2О RAsO + I2 + 2H2O —> RAsO(OH)2 + 2HI Взвешивают в мерной колбе емкостью 100 мл 1 г испытуемого вещества, добавляют 20 мл воды, 15 мл 10%-ного NaOH и встряхивают до полного рас- творения. После доведения объема до 100 мл, отбирают пипеткой 25 мл рас- твора и переносят его в колбу Эрленмейера, где смешивают с 30 мл воды, 1—2 каплями фейолфталеина и нейтрализуют разбавленной H2SO4 до исчезно- вения розовой окраски. После охлаждения добавляют 50 мл насыщенного рас- твора NaHCOs, 1 мл раствора крахмала и титруют 0,1 н. раствором иода до по- явления синего окрашивания. Факторы пересчета-. 1 мл 0,1 н. раствора иода соответствует 8,043 мг ме- тилдихлорарсина, 8,744 мг этилдихлорарсина, 11,15 мг фенилдихлорарсина. В. 4.2.4. Йодометрическое определение дифенилхлорарсина f46>147. Метод, как и предыдущий, основан на гидролизе и последующем окислении иодом продукта гидролиза до дифенилмышьяковой кис- лоты: (С6Н5)2АзС1 -На + 2НгО —► (C6H5)2AsO(OH) + 2HI + НС1 4* 99
Взвешивают в колбе Эрлеимейера 0,2—0,4 г испытуемого вещества и рас- творяют в 10—15 мл бензола или хлороформа. После прибавления 20 мл насы- щенного водного раствора NaHCO3 реакционную смесь при энергичном встря- хивании титруют 0,1 и. раствором иода до фиолетового окрашивания слоя растворителя; 1 мл 0,1 и. раствора иода соответствует 13,228 мг дифенилхлор- арсина. 5.4.2.5. Определение галогена и циангруппы в мышьяксодер- жащих' ОВ. Разложение люизита и метил-, этил- и фенилдихлорар- синов происходит на холоду при обработке водой или едкой ще- лочью (стр. 99); для омыления ароматических арсинов, например дифенилхлорарсина и дифенилцианарсина, требуется нагревание со спиртовой щелочью: (C6H6)2AsX + 2NaOH —> (C6He)2AsONa + NaX + Н2О где X — Cl или CN. Выделившийся при гидролизе хлор определяют аргентометри- чески по методу Фольгарда, а цианид — титрованием по методу Либиха. Разложение алифатических арсинов и фенилдихлорарсина уже описано в разделе 5.4.2.3. Для гидролиза дифенилхлорарсина и дифенилцианарсина поступают следующим образом. Взвешивают в колбе Эрлеимейера 0,3 г испытуемого ОВ и растворяют в 5 мл этанола. После прибавления 7 мл 10%-ного NaOH содержимое колбы ки- пятят с обратным холодильником на водяной бане. По охлаждении разбавляют 25 мл воды и фильтруют в другую колбу Эрлеимейера. Фильтр тщательно про- мывают водой. Для определения хлор-иона полученный таким образом раствор или 25 мл раствора, полученного разложением едким натром (см. раздел 5.4.2.3) и раз- бавленного до 100 мл, подкисляют 2 и. раствором HNO2 и для осаждения хлор- иона добавляют избыточное количество 0,1 и. раствора AgNO3. Реакционную смесь фильтруют в колбу Эрлеимейера. Фильтр, содержащий осадок хлорида серебрв, тщательно промывают и в фильтрате определяют избыточное количе- ство AgNO3 титрованием 0,1 и. раствором NH4SCN. В качестве индикатора до- бавляют 2 мл насыщенного на холоду раствора железоаммиачных квасцов, в который прибавляют азотную кислоту до исчезновения коричневой окраски. Ко- нец титрования определяют по появлению устойчивого слабого красно-коричне- вого окрашивания. Разница между количеством прибавленного 0,1 и. раствора AgNO3 и расходом 0,1 н. раствора NH«SCN, умноженная на 0,003545, эквивалент- на содержанию хлора. Для определения циа'н-иона щелочной раствор после гидролиза смешивают с несколькими кристаллами KI и титруют 0,1 н. раствором AgNO3 до появления опалесценции; 1 мл 0,1 н. раствора AgNO3 соответствует 0,005203 г цианида. 5.4.2.O. Колориметрическое определение адамбита (10-хлор- 9,10-дигидрофенарсазинхлорида)162. В основу этого метода поло- жена цветная реакция, описанная на стр. 94. Реагенты Смесь концентрированной азотной и уксусной кислоты 1 :9. Смешивают от 0,2 до 1,0 мл раствора испытуемого ОВ с 0,5 мл смеси кислот и 10 мл 20%-ного раствора NaOH. После разбавления водой до 20 мл появив- шуюся фиолетовую окраску колориметрируют при 530 нм. Расчет ведут по ка- либровочной кривой,- построенной на адамсите (от 1 до 8 мкг). По другому способу адамсит в количестве 1—5 мкг может быть определен колориметрически а ацетоновом растворе ОВ по оранжево-желтой суспензии 15\ 100
образующейся при прибавлении концентрированной H2SO4 в присутствии эмуль- гатора (эфира полиалкиленгликоля). 5. 4.2.7. Определение люизита. 1) Люизит можно определять по количеству ацетилена, выделяющегося после воздействия 15%-иого раствора NaOH. Объем ацетилена измеряют в газовой бюретке соответствующего прибора154. В качестве запорной жидкости для газовой бюретки используют насыщенный водный раствор хлори- стого натрия. Так как при температуре ниже 37 °C щелочью разла- гается только а-люизит, метод может найти применение также и для анализа смесей ОВ. 2) Чувствительный колориметрический метод определения лю- изита основан на определении p-хлорвинилмышьяковой кислоты, которая получается при окислении иодом мышьяковистой кислоты, образующейся при гидролизе люизита. Мышьяковую кислоту пре- вращают затем в молибдат мышьяка, который восстанавливают до молибденовой сини и определяют колориметрически 155. 5.5. СИНИЛЬНАЯ КИСЛОТА И ГАЛОГЕНЦИАНЫ Соответственно их большому значению как отравляющих веществ и их многостороннему применению в химической промышленности и гальванотехнике для синильной кислоты, ее солей и других про- изводных разработано большое число методов обнаружения и ко- личественных методов определения. Ббльшая часть способов, опи- санных для синильной кислоты и цианидов, применима и для га- логеноцианов. 5.5.1. Обнаружение синильной кислоты и цианидов 5.5.1.1. Образование берлинской лазури. Эта реакция является специфической для обнаружения циан-ионов. Fe2+ + 2CN" —> Fe(CN)2 Fe(CN)2 + 4CN" —> [Fe(CN)«]«- 3[Fe(CN)«]«-+ 4Fe’+ —> FeJFe(CN)e]3 К нескольким миллилитрам раствора испытуемого вещества добавляют рас- твор NaOH до слабощелочной реакции, 2—3 каплиц 1%-иого раствора FeSO< и нагревают. Затем добавляют 2—3 капли 10%-ного раствора FeCl3. Появляющее- ся при подкислении раствора разбавленной НС1 сине-зеленое или синее окра- шивание, или образование синего осадка указывают иа присутствие цианидов; чувствительность реакции 0,02 мг1мл. 5.5.1.2. Реакция с сульфидом меди189. Сульфид меди растворя- ется в растворе цианида калия с образованием калийтетрациано- купрата (I) : 2CuS + 4KCN —> 2Cu(CN)2 4-2KsS 2Cu(CN)2 —► 2CuCN 4- (CN)a 2CuCN + 2K.CN —> KjlCuHCNh] 101
Реакция специфична. Индикаторная бумага — фильтровальная бумага, пропитанная 0,1%-ным аммиачным раствором сульфата меди и высушенная. Незадолго до применения через индикаторную бумагу пропускают сероводо- род до тех пор, пока бумага равномерно ие окрасится в коричневый цвет. По- явление белого кольца и пятна при нанесении капли испытуемого раствора сви- детельствует о наличии цианида; чувствительность реакции 0,03 мг/мл. 5.5.1.З. Образование тиоцианата169. При нагревании цианида с желтым сульфидом аммония образуется тиоцианат, обнаружи- ваемый по реакции с солью трехвалентного железа: KCN+ (NH4)2S2 —> KSCN 4-(NH4)2S Несколько миллилитров раствора испытуемого вещества смешивают с не- сколькими каплями 10—20%-ного раствора сульфида аммония и выпаривают на водяной бане до обесцвечивания. Остаток слабо подкисляют разбавленной НС1 и смешивают с одной каплей 10%-иого раствора FeCl3. Красное окраши- вание указывает на присутствие цианида; чувствительность реакции 0,01 мг/мл. Слабая окраска становится 'ясноразличимой после экстракции раствора эфиром. 5.5.1.4. Реакция с ацетатами меди и бензидина190. Этот часто используемый метод основан на повышении окислительного по- тенциала солей меди (II) по отношению к бензидину за счет обра- зования нерастворимого цианида меди(1): Cu(CH3COO)2 4- HCN —> Cu(CN)2 4-2СН3СООН 2Cu(CN)2 4-Н2О —>• 2CuCN 4-2HCN 4-’/2O2 Бензидин при этом окисляется в мерихиноидное соединение, окрашенное в синий цвет H2N——NH2 • Н№=. NH • 2НХ Этот метод преимущественно осуществляют при помощи инди- каторных бумаг (см. раздел 9.2.3) или индикаторных трубок191. Применение о-толидина вместо бензидина имеет то преимущество, что его раствор и образовавшееся окрашенное соединение стабиль- ны; к тому же о-толидщт легче окисляется. Аналогичными преиму- ществами обладает тетраметилдиаминодифенилметан !92-!94. В этом случае образуется окрашенное в синий цвет хиноидное соедине- ние I цли карбонийкатионП: (CH 3)2N —ЛЛ—CH=/~^=N (СН3 )2 (CH3)2N >—СН—N(CH3)2 И 102
Эти амины предпочтительны еще и потому, что бензидин обла- дает сильно выраженным канцерогенным действием. Очень чувстви- тельна также реакция с замещенным бензидином — 2,7-диамиио- дифениленоксидом 204. Общим недостатком этого метода является то, что многие окис- лители мешают определению. 5.5.1.5. Другие методы обнаружения цианидов путем окисления различных соединений в присутствии солей меди(П). 1) Реагент, содержащий гваяковую смолу и сульфат меди, образует с циани- дом окрашенное в синий цвет соединение (реакция Шёнбейна). 2) В уксуснокислом растворе пирамидон окисляется сульфатом меди и цианидом в соединение, имеющее синюю окраску 195. 3) Бумага, пропитанная сульфатом меди и 4,4'-диокси-3,5,3', 5'-тетраметоксидифенилом СН3О. _ ,ОСН3 но——он СН3О' осн3 приобретает в присутствии синильной кислоты пурпурное окраши- вание 196. 4) Фенолфталин окисляется сульфатом меди и цианидом в фе- нолфталеин, дающий в щелочной среде красно-фиолетовое окра- шивание205’206. Крезолфталин дает аналогичную реакцию197. 5) В реакции с люминолом 198’208 хемолюминесценция, возни- кающая при его окислении перекисью водорода в присутствии соли меди(II) в качестве катализатора, подавляется цианид-ионами. Используя это ингибирующее действие, можно обнаружить до 0,5 мкг цианида. 5.5.1.6. Реакция с пикратом натрия 199’ 20°. Пикрат натрия обра- зует с синильной кислотой изопурпуровую кислоту (2-гидрокси- амино-3,5-дициан-4,6-динитрофеиол). Индикация проводится на бу- маге или в пробирке в присутствии щелочи. Окрашенный в желтый цвет раствор приобретает красно-коричневую или оранжево-крас- ную окраску; чувствительность реакции 0,3 мг[мл. Восстановители мешают определению. 5.5.1.7. Образование иедиссоциирующих цианидов тяжелых ме- таллов. При реакции синильной кислоты с хлоридом ртути(II) образуется эквивалентное количество соляной кислоты и недис- социированный цианид ртути: HgCl2 + 2HCN —> Hg(CN)2 + 2HCl Соляную кислоту обнаруживают индикаторами: конго красным, бромтимоловым синим или метиловым оранжевым. Этот способ, в котором могут быть использованы также нитрат серебра, соли меди и палладия, удобен для обнаружения цианидов на бумаге и в трубках 207. 103
5.5.1.8. Разложение внутрикомплексных солей металлов. 1) Ионы цианидов выделяют201 из щелочного раствора диметилглиоксиМата палладия PdDj диметилглиоксим D [PdD2]2++ 4CN' —> [Pd(CN)4]2" + 2D присутствие которого обнаруживают по известной реакции с солью никеля, в результате которой выпадает диметилглиоксимат никеля, чувствительность реакции 1 мкг!мл цианида. 2) Образующийся в реакции циаи-иона с оксинатом меди(П) 8-оксихинолин при взаимодействии с солями алюминия дает флуо- ресцирующий оксинат алюминия. Реакция пригодна для обнару- жения 2,5 мкг/мл цианида 203. 5.5.1.9. Каталитическое ускорение бензоиновой конденсации 209. Известная реакция бензоиновой, конденсации, катализируется в присутствии следов цианидов. Образующийся бензоин может быть обнаружен чувствительной цветной реакцией с о-динитробензолом: +2ОН‘ 2С6Н5—СО—СН(ОН)—С6Н6 + C6H4(NO2)2 ---» + 2CeHe—СО—СО—С6Н6 + ЗН2О Реагенты Бензальдегид — смесь 0,5 мл бензальдегида с 0,5 мл 25%-ного NaOH н 4 мл этанола; раствор должен быть бесцветным. о-Динитробензол— 0,5%-ный раствор в бензоле. В микропробирке смешивают 1 каплю раствора испытуемого вещества с 1—2 каплями свежеприготовленного раствора бензальдегида и нагревают 2— 5 мин на водяной бане. Прибавляют 1 каплю раствора о-динитробензола и вновь нагревают. В зависимости от концентрации цианида через 1—3 мин появляется более или менее интенсивное фиолетовое окрашивание. Окраску сравнивают с окраской контрольной пробы; чувствительность реакции 0,01 мкг!мл. Реакции мешают сульфиды и соединения, действующие в щелочных растворах как доно- ры водорода. Аналогичным путем в результате каталитического действия цианид-ионов из п-нитробензальдегида 210 в присутствии щелочи об- разуется окрашенный продукт ацилоиновой конденсации: Еще большей чувствительности достигли Гилбо и Крамер211, применив смесь n-нитробензальдегида и о-динитробензола. Обра- зующийся при взаимодействии цианида и п-нитробензальдегида 104
циангидрин восстанавливает о-динитробензол в синий дианион аци формы о-нитрофенилгидроксиламина: 4- CN' и т. д. Высокая чувствительность определения достигается благодаря тому, что циан-ион остается в сфере реакции и может реагировать повторно. Добавление к реакционной смеси изонитрозобензоилацетона приводит к дальнейшему повышению чувствительности. Этот эф- фект основан на образовании бензоил- и ацетилцианида (реак- ция 1), каждый из которых при гидролизе отщепляет циангруппу (реакции 2 и 3), так что в конечном счете число первоначально имеющихся циангрупп удваивается: С6Н5. у /СН3 yCN ZCN /С—С--IT—> С6Н6-(/ +СН3—(1) СГ %О ^0^0 XN +H2oi—> CeH5COOH + HCN 2С6Н5-С; ---- (2) Ч0 — > C6H5COCONH2 ,CN +Н2оГ^ CHjCOOH + HCN 2СН3—------- (3) *—> ch3coconh2 Реагенты п-Нитробензальдегид— 0,1 М раствор в метилцеллозольве. о-Динитробензол— 0,1 М раствор в метилцеллозольве. Изонитрозобензоилацетон— 0,02М раствор в 0,1 М буферном растворе бор- ной кислоты pH 8,5. Едкий натр — 0,5 М раствор. К смеси, составленной из 1 мл раствора п-иитробензальдегида, 0,1 мл рас- твора динитробензола и таких же количеств растворов изонитрозобензоилаце- тона и щелочи, приливают 0,1 мл раствора испытуемого вещества. Пурпурное окрашивание указывает иа присутствие цианида; чувствительность реакции 0,003 мгк цианида. 105
Если вводить в реакцию вместо п-нитробензальдегида его про- дукт присоединения к бисульфиту, то реакционная смесь становится водорастворимой211. Прибавляемый к смеси трифенилтетразолий- хлорид восстанавливается циангидрином в красный трифснилформ- азан, чувствительность реакции 0,03 мкг/мл. Описанные в этом разделе методы могут быть использованы для фотометрического определения цианида. 5.5.1.10. Образование галогенциана. Синильная кислота реаги- рует с иодом, образуя иодциан: hcn + i2 —> HI + с.\1 Если подкислить раствор цианида, содержащий окрашенный в синий цвет продукт взаимодействия крахмала с иодом, то в резуль- тате выделения синильной кислоты и связывания иода синее окра- шивание исчезает. Значительные возможности обнаружения синильной кислоты открывает ее превращение под воздействием хлораминов (или бромной воды) в хлорциан (или бромциан) который можно открыть, пользуясь методами, описанными в раз- деле 5.5.2.1. При применении бромной воды избыток ее через 1 — 2 мин разлагают прибавлением мышьяковистой кислоты или рас- твора фенола. 5.5.2. Обнаружение галогенцианов Часть способов, описанных для синильной кислоты, может быть использована также и для индикации галогенцианов. 5.5.2.1. Важнейшие методы обнаружения и определения гало- генцианов. Важнейшие методы качественного и количественного определения галогенцианов, а после соответствующего превраще- ния и синильной кислоты основаны на реакции Цинке — Кёнига212. Галогенцианы реагируют с пиридином и подобными соединениями, содержащими третичный атом азота, с образованием глугаконо- вого альдегида, который конденсируется с различными первичными ароматическими аминами в полиметиновые красители (шиффовы 106
основания). Механизм этой реакции заключается в разрыве пирй динового цикла: + XCN сн STX. НС^ ХСН 1 + 2Н2О —► °Ч | II + NH2CN + НХ 5 J ^С снон CN X' При взаимодействии глутаконового альдегида с первичным ароматическим амином образуется шифово основание: СН СН НС^ ХСН НС^ ХСН О. | ]| + 2NH2R — | || СНОН RN=HC СН—NHR W глутаконового диальдегида с <5-метил-1-сре- На этом принципе разработано большое число методов, в кото- рых вместо пиридина применяли пиколин, анабазин213, 4-бензилпи- ридин, а в качестве аминов — анилин, бензидин, о-толидин, толу- идин, n-фенилендиамин218, резорцин, диметилдигидрорезорцин (димедон), барбитуровую кислоту. Эпштейн25 применял окрашенный в синий цвет реагент, полу- чаемый конденсацией нил-5-пиразолоном: О II CeHj—N—С-. ......... k, ............ а,—iv | ;cHj + or No + hJc^ I N=C/ .......................... 'C=N I I CH3 CH3 СН НС^ ХСН2 о н\| |/н II Существует много модификаций этой реакции214-217, в резуль- тате которых ее чувствительность была повышена, и стало возмож- ным определять 0,2 мкг/мл галогенциаиов. Вместо З-метил-1-фе- нил-5-пиразолона можно применять этилацетондикарбонат или ацетоуксусный эфир219. Из названных выше аминов в сочетании с пиридином преиму- щественно использовались бензидин 220-229, димедон 230> 231 и барби- туровая кислота 232^234. Применение последней вместо бензидина приводит к повышению чувствительности метода и к образованию 107
более устойчивого окрашенного соединения. Замена бензидина бар- битуровой кислотой или другими подходящими соединениями обус- ловлена в основном легкой окисляемостью бензидина и его канце- рогенным действием. При взаимодействии 2 моль барбитуровой кислоты с глутаконовым диальдегидом образуется красно-фиоле- товый продукт конденсации235 HN—СО ОС—NH II II ОС с=сн—сн=сн—сн=сн—сн со II II UN—СО ОС—NH Эта качественная реакция может быть использована и для фотометрического определения (см. раздел 5.5.3.5). 5.5.2.2. Идентификация различных галогенцианов. Возможность идентификации галогенцианов основана на их различном отноше- нии к восстановителям. В кислом растворе хлорциан не восстанав- ливается иодидом и тиосульфатом, в то время как бромциан быстро восстанавливается тиосульфатом и медленно иодидом и сульфи- том. Иодциан моментально восстанавливается до цианида всякими восстановителями. 5.5.3. Количественное определение синильной кислоты и цианидов 5.5.З.1. Титрование нитратом серебра. Цианид можно определять аргентометрически: в нейтральном растворе по Мору, в кислом — по Фольгарду, в щелочном — по Либиху 245. В способе Либиха бла- годаря существующему вначале избытку цианида получающийся цианид серебра переходит в раствор вследствие образования комп- лексного соединения K[Ag(CN)2]. Первая избыточная капля AgNO3 разлагает это соединение и появляется опять нерастворимый AgCN, о чем можно судить по возникающему помутнению, указывающему таким образом на конец титрования: AgCN + KCN K[Ag(CN)2] K[Ag(CN)2] + AgNO3 2AgCN + KNO3 Классический способ улучшен применением в качестве инди- катора избытка AgNO3 n-диметиламинобензилиденроданина 244> 246, предложенного Файглем 243 для обнаружения серебра. Кроме того, в качестве индикаторов аргентометрического титрования приме- нимы дифенилкарбазид 247, дитизон 248, тиофлуоресцеин 249 и вари- аминовый синий 250. Реагенты Индикатор — раствор 30 мг диметиламинобензилиденроданина в 100 мл ацетона. Нитрат серебра—0,1 н. раствор. К 30—50 мл щелочного (по фенолфталеину) раствора цианида прибавляют 0,5 мл индикатора — диметиламинобензилиденроданина и титруют из микробю- ретки 0,01 н. раствором AgNO3 до тех пор, пока начальная желтая окраска не 108
приобретет красноватый тон; 1 мл 0,01 н. раствора AgNO3 соответствует 0,52 мг цнан-иона. Наименьшее определяемое количество составляет 0,02 мг цианида в пробе244. 5.5.3.2. Титрование хлорной ртутью. При взаимодействии циа- нидов с раствором хлорной ртути образуется цианид ртути; избы* ток хлорной ртути можно - определять по индикатору дитизону. Если к титруемому раствору добавить ферроцианид калия и нитро- зобензол 251, то при избытке соли ртути(П) образуется комплексное соединение, окрашенное в фиолетовый цвет: K4[Fe(CN)6] + Hg++ + Н2О —> K3[Fe(CN)5 • Н2О] + Hg(CN)+ 4-нитрозобензол K3[Fe(CN)s • C6H5NO] Этот метод может быть использован для фотометрического оп- ределения цианидов 252. Конец титрования можно также определять по обесцвечиванию добавляемого раствора диэтилдитиокарбами- ната меди(II) в четыреххлористом углероде 255. 5.5.3.3. Титрование сульфатом никеля. Раствор цианида смеши- вают с избытком аммиачного раствора сульфата никеля, причем образуется весьма устойчивое комплексное соединение K2[Ni(CN)J. Избыток сульфата никеля определяют обратным титрованием эти- лендиаминтетрауксусной кислотой в присутствии мурексида (ам- мониевая соль пурпуровой кислоты) в качестве индикатора 253; возможно также и прямое титрование цианида сульфатом никеля с применением этого же индикатора 254. 5.5.3.4. Йодометрическое титрование. Цианид окисляется рас- вором иода с образованием иодциана: HCN + 12 —► ICN + НГ Реакцию проводят в щелочной среде, создаваемой добавлением 0,5 г NaHCO3, и титруют 0,1 н. раствором иода до слабо-желтого окрашивания. 5.5.3.5. Колориметрическое определение после превращения цианидов в хлорциан232. Приводимый метод является одним из вариантов способа, описанного в разделе 5.5.2.1. Реагенты Хлорамин— 1%-иый водный раствор хлорамина Т или Б. Пиридин-барбитуровый реагент—в мерную колбу емкостью 50 мл отвеши- вают 3 г барбитуровой кислоты и суспендируют ее примерно в 30 мл воды, за- тем прибавляют 15 мл пиридина и встряхивают смесь до растворения барбиту- ровой кислоты. После добавления 3 мл концентрированной НС1 объем раствора доводят водой до метки. Раствор должен быть бесцветным. Смешивают 20 мл водного раствора пробы испытуемого вещества (pH 2—10) с 1 мл раствора хлорамина и после 1—2 мин встряхивания добавляют 3 мл раствора реагента. Через 8 мин красно-фиолетовое окрашивание фотометрируют при 570 нм. Расчет проводят по калибровочной кривой. Качественно можно обнаружить (в небольшом объеме) до 0,01 мкг/мл цианида. Тиоцианаты и окси- мы мешают определению. 109
5.5.3.6. Фотометрические методы определения. Минимальные ко- личества (до 0,05 мкг\ синильной кислоты можно определять об- менной реакцией с хлорамином Т, в результате которой получается хлорциан. Последний, реагируя с никотинамидом в щелочном рас- творе, дает соединение, обладающее интенсивной флуоресцен- цией 256. Для определения до 0,02 мкг цианида используют способ- ность циан-ионов разлагать хелатный комплекс палладия с 8-окси- 5-хинолинсульфокислотой, который с солями магния образует хелатное соединение, обладающее сильной флуоресценцией 257: SO3K Флуоресцирующее соединение образуется также в реакции циан-ионов с n-бензохиноном (Хех 400—420 нм; Хеш 480—490 нм): NCk ,CN 0=^ ^=0 + 2HCN —> НО—ОН и с различными другими производными хинона 258. При помощи п-бензохинона удается обнаружить 0,2 мкг циа- нида, а при помощи эфира бензохинонмонооксимсульфокислоты 259— 0,5 мкг, 5.5.3.7. Другие колориметрические методы. При разложении циан-ионами окрашенного в желтый цвет хелатного комплекса палладия с 8-окси-7-иод-6-хинолинсульфокислотой в присутствии ионов Fe(III) образуется окрашенное в синий цвет комплексное соединение с железом 257, максимум поглощения которого находится при 650 нм. Этим способом можно обнаружить до 0,2 мкг цианида. Сульфид-ионы дают аналогичную окраску. Косвенно цианид-ион можно определять при помощи хлорной ртути, для чего избыток ее прибавляют к раствору дианида. Не 110
связываемые в комплекс ионы ртути образуют с /г-диметиламино- бензилиденроданином вещество, окрашенное в красный цвет 260. Удобное для колориметрического определения окрашенное сое- динение с максимумом поглощения при 540 нм образуется в реак- ции цианидов с хлораниловой кислотой261. 5.5.4. Количественное определение галогенцианов Для колориметрического определения удобны способы, основанные на образовании полиметиновых красителей (см. раздел 5.5.3.5). 5.5.4.1. Определение хлорциана реакцией со щелочью. Раствор исследуемого вещества разлагают избытком титрованного раствора едкого натра, при этом, согласно стехиометрии, на 1 моль хлор- циана расходуется 2 моль едкого натра: C1CN + 2NaOH —>- NaCl + NaOCN + Н2О Избыток едкого натра определяют титрованием серной кислотой в присутствии фенолфталеина. 5.5.4.2. Определение бромциана. Метод основан на восстановле- нии бромциана тиосульфатом натрия в кислой среде 262: BrCN + 2SiOr + Н+ —>- ВГ + HCN + S4O62- Раствор бромциана (не более 0,05 Л-f) в 0,5 и. растворе H2SO4 быстро сме- шивают с равным объемом 0,1 н. раствора Na2S2O3. После внесения раствора крахмала до образования синего окрашивания прибавляют 0,1 н. раствор иода, после чего титруют 0,1 н. раствором Na2S2O3 до обесцвечивания. 5.6. ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ Наибольший интерес представляет проблема обнаружения в воз- духе важнейшего представителя этой группы отравляющих ве- ществ— фосгена. Некоторые индикаторные бумаги, карандаши и трубки, применяемые для этой цели в полевых условиях, описаны в разделе 9.2. 5.6.1. Качественное обнаружение фосгена 5.6.1.1. Обнаружение фосгена156 анилиновой водой. При взаи- модействии фосгена с анилином образуется дифенилмочевина (т. пл. 235°C): СОС12 + 4C6H6NH2 —>- CO(NHC6H6)2 + 2C6H5NH2-HC1 Реагенты Анилиновая вода — встряхивают 4 г аиилииа со 100 мл воды; через 1 ч эмульсию фильтруют через фильтр, смоченный водой, и смешивают фильтрат с некоторым количеством дифенилмочевины, встряхивают и снова фильтруют. Дифенилмочевина. Воздух, содержащий фосген, просасывают через поглотительную склянку с раствором реагента. Появление помутнения или образование осадка указы- вает на присутствие фосгена; чувствительность реакции — 0,05 мг]л. 111
5.6.1.2. Реакция с л-диметиламинобензальдегидом и диметил- анилином 157. В этой реакции, применимой для осуществления в индикаторных трубках, вероятно, происходит образование сине- зеленого дифенилметанового красителя: (CH3)2n——cho + coci2 —> (ch3)2n——chci2 + co2 Очевидно, одновременно в результате побочной реакции обра- зуется бесцветное лейкооснование кристаллического фиолетового, которое при окислении превращается в кристаллический фиоле- товый: 5.6.1.3. Реакция с фенилгидразином 158. В этой капельной реак- ции из фосгена и фенилгидразина образуется дифенилкарбазид, дающий с солями меди внутрикомплексное соединение, окрашен- ное в фиолетовый цвет: С6Н5—NH—NHX 2CeH5—N’H-NH2 + COClj —> Vo + 2HC1 С6Н5—NH— NH/ |+'/2Cu2+ CeH5—N---NH. I \ Cu/2 /CO + H+ C6Hj—NH—NHZ 112
Реагенты Фенилгид разина соль с коричной кислотой. Сульфат меди — 1%-ный водный раствор. В углублении пластинки для капельного анализа смешивают 1 каплю рас- твора фосгена (в эфире, хлороформе, четыреххлористом углероде) с маленькой горошиной солн фенилгидразина н через 5 мин прибавляют 1 каплю раствора сульфата меди. В присутствии фосгена появляется красно-фиолетовое или розо- вое окрашивание; чувствительность реакции 0,01 мг[мл раствора пробы. 5.6.2. Количественное определение 5.6.2.1. Реакция с анилином. Фосген реагирует с анилиновой во- дой количественно. При достаточной концентрации фосгена коли- чество дифенилмочевины, полученной при пропускании пробы испытуемого воздуха через анилиновую воду (см. раздел 5.6.1.1), можно определять весовым путем. Для этого реакционную смесь фильтруют через небольшой бумажный фильтр, осадок промывают небольшим количеством воды, насыщенной дифенил- мочевиной, и для удаления анилина сушат 2 ч при 50—60 °C. Затем осадок рас- творяют кипящим спиртом во взвешенном тигле, спирт выпаривают на водяной бане и остаток сушат 2 ч при 50—60 °C. Вес остатка, умноженный на 0,4661, дает количество фосгена. Этим способом можно определять фосген в боеприпасах или в заводских продуктах. Ампулу с жидким ОВ помещают в колбу с анилиновой водой и, закрыв колбу, разбивают ампулу. Навеску ОВ берут во взвешенную ампулу'путем погружения ее капилляра в предварительно охлажденный смесью льда и поваренной соли фос- ген, затем охлаждают ампулу смесью эфира и твердой углекис- лоты, запаивают капилляр и снова взвешивают. При незначительном количестве образовавшейся дифенилмоче- вины ее можно разложить по способу Кьельдаля до аммиака, кото- рый затем определяют реагентом Несслера или ацидиметрически. Другим вариантом способа 159 является экстракция н-гексан — пентанольной смесью (1:9) дифенилмочевины из подкисленного серной кислотой раствора. В экстракте измеряют поглощение в ин- тервале 215—290 нм. 5.6.2.2. Йодометрическое определение 16°-162. При поглощении или растворении фосгена в насыщенном ацетоновом растворе Nal выделяется иод COCl2 + 2NaI —► 2NaCl + 12 + СО количество которого определяют титрованием. Применяемый аце- тон следует сушить несколько дней над хлористым кальцием, так как реакция фосгена с Nal проходит количественно только в от- сутствие воды. Ампулу, содержащую приблизительно 0,4 г жидкого фосгена, помещают в тщательно высушенную колбу емкостью 500 мл. Затем приливают 30 мл ацето- на и добавляют 5 г Nal. Закрыв колбу, быстрым круговым движением разбивают ампулу н энергично встряхивают колбу в течение 15 мин. После некоторого пребывания колбы в темноте выделившийся иод титруют 0,1 н. раствором Na2S2O3. Параллельно устанавливают, какое количество раствора Na2S2O3 идет ИЗ
на титрование контрольной пробы, проводимой с теми же количествами иодида и ацетона. Содержание фосгена рассчитывают по формуле: (X - Y) • 4,95 • 100 , -------д-------= % фосгена где X н Y — количество 0,1 н. раствора Na2S2O3, пошедшее на титрование на- вески испытуемого вещества и контрольной пробы, мл; А — навеска, г. Присутствие в фосгене растворенного свободного хлора иска- жает результаты анализа. Свободный хлор можно определить163 растворением навески фосгена в растворе ЫагСОз с последующим добавлением Nal и титрованием иода, выделившегося при подкис- лении 0,1 н. раствором NajSsOs. При анализе парообразного фос- гена можно, перед поглощением пара фосгена ацетоном, удалить свободный хлор и хлористый водород, пропуская газовый поток сначала через промывалку с концентрированной H0SO4 и затем через трубку, наполненную металлической сурьмой. 5.6.2.3. Колориметрическое определение 4-(п-нитробензил)-пИ’ ридином. При взаимодействии фосгена с 4- (n-нитробензил) -пири- дином 164 образуется окрашенная в желтый или оранжевый цвет бисчетвертичная соль. Определенный объем воздуха, содержащего фосген, пропускают в течение 1 мин через 6 мл раствора, приготовленного растворением 20 мг 4-(п-ннтробен- зил)-пиридина в 6 мл метилизобутилкарбинола, и через 5 мин колориметрируют смесь при 415 нм. Калибровочная кривая прн концентрациях от 0,5 до 5 мкг/мл фосгена представляет собой прямую. Чувствительность способа от 0,1 до0,2ль?/л3 фосгена в воздухе. S.6.2.4. Другие методы определения фосгена. При пропускании тока воздуха, содержащего фосген, при 800 °C через серебряную вату наряду с хлоридом серебра образуется окись углерода, кото- рую собирают в бюретку азотометра, заполненную раствором КОН, и измеряют объем выделившегося газа 165. В реакции фосгена с гексаметилентетрамином (уротропином) количественно образуется комплексное соединение 2 (CH2)eN4 + СОС12 —> [(CH2)6N4]2-COC12 После отгонки с паром из щелочного раствора избытка гекса- метилентетрамина его содержание определяют титрованием щелочью в присутствии смешанного индикатора метилового крас- ного и метилового синего 166. Хлор и соляная кислота не мешают определению. Некоторые старые методы определения фосгена основывались на титровании нитратом серебра иона хлора, образующегося при щелочном гидролизе фосгена 163, или на титровании щелочью соля- ной кислоты, образующейся при гидролизе фосгена водой. 5.6.2.5. Колориметрическое определение дифосгена167. При под- робном описании реакции Шёнеманна (раздел 5.1) было указано, что хлорангидриды кислот также вступают в эту реакцию, и, таким 114
образом, она может быть использована для определения дифос- гена. Воспроизводимые результаты получаются, если ОВ раство- римо в изобутиловом спирте и этот раствор устойчив в течение многих часов. При этом с количественным выходом образуется изобутилтрихлорметилкарбонат, при действии на который пере- кисью водорода в щелочной среде, вероятно, происходит замещение одного или большего числа атомов хлора с образованием гидропе- рекисного соединения: ZC1 ЮСНг-СЩСНзЬ ОС + (СН3)2СН—сн2он —> ос/ \occi3 . \ОСС13 /ОСН2-СН(СН3)2 ,ОСН2—СН(СН3)2 ос/ -|-Н00‘ —> ос/ /С1 4-СГ \)СС13 Ч)С—С1 /оон Образовавшееся гидроперекисное соединение при действии на него каким-либо амином дает окрашенное соединение. Реагенты о-Дианизидин—1,2%-ный раствор в ацетоне; раствор готовят ежедневно. Перборат натрия — 0,25%-ный водный раствор. К смеси 2 мл о-дианнзидина и 3 мл раствора Na2B4O7 прибавляют 3 мл раствора испытуемого ОВ в абсолютном изобутиловом спирте, перемешивают 5 мин и измеряют экстинкцию прн 450 нм по сравнению с контрольной пробой. Расчет проводят по калибровочной кривой, которая для концентраций от 2 до 10 мкг удовлетворяет закону Бера. Для определения более высоких концентра- ций ОВ (40—120 мкг) в качестве окисляемого реагента используют 2 мл 0,25%-ного раствора индола в ацетоне. Через 10 мин для растворения образо- вавшегося индиго добавляют 15 капель анилина н измеряют экстинкцию при 630 ни. 5.6.2.6. Другие методы определения дифосгена и трифосгена. Дифосген может быть определен аналогично фосгену по выделе- нию иода из ацетонового раствора иодида натрия: ,С1 ос/ + 4NaI —► 4NaCl + 2I2 + 2СО /ОСС13 С трифосгеном реакция протекает нестехиометрически. И ди-, и трифосген реагируют с анилиновой водой с образова- нием дифенилмочевины, количество которой можно определить спо- собом, описанным в разделе 5.6.2.1. В соответствии с уравнением реакции фактор пересчета для обоих соединений равен 0,4661. Гид- ролиз этих эфиров проходит медленно в холодной воде и быстро в горячей. При этом из дифосгена выделяется 4 экв соляной кислоты а из трифосгена — 6 экв. 115
5.7. ГАЛОГЕНИРОВАННЫЕ КЕТОНЫ 5.7.1. Хлор- и бромацетон Для индикации этих ОВ, а также бромметилэтилкетона удобной является реакция с ванилином, в результате которой образуются окрашенные соединения. Так, бромМетилэтилкетон образует крас- ное, постепенно синеющее вещество; хлорацетон — красное, посте- пенно приобретающее от зелено-синей до зелено-черной окраски вещество; бромацетон — зеленое вещество. Реагент Ванилин—серная кислота — растворяют 0,1 г ванилина в 7,5 мл концен- трированной НС1 и к раствору осторожно прибавляют 2,5 мл концентрирован- ной H2SO4. Реагент готовят перед употреблением. Смешивают 1 мл раствора ОВ в четыреххлористом углероде с 1 мл рас- твора ванилина, встряхивают и наблюдают появление окраски. При нагревании пробы на водяной бане хлорацетон и бромметилэтилкетон быстро вызывают по- явление синего окрашивания. Отрицательный результат или появление слабо желтоватого окрашивания с достоверностью свидетельствуют об отсутствии всех трех раздражающих ОВ. 5.7.2. Хлорацетофенон 5.7.2.1. Качественное обнаружение. Реакция с м-динитробензо- лом. Общей реакцией обнаружения соединений с активной метиле- новой группой, которую содержат хлорацетофенон и бромбензил- цианид, является цветная реакция с .и-динитробензолом в присут- ствии щелочи 168. Весьма вероятно, что возникновение окраски мож- но объяснить образованием соли нитроловой кислоты в хиноидной форме: Смешивают 1 мл спиртового раствора испытуемого вещества с 0,5 мл рас- твора м-динитробеизола (1%-ный раствор в этаноле) и 3—5 каплями спирто- вого раствора КОН. Появление красно-фиолетового окрашивания указывает на присутствие хлорацетофенона; чувствительность реакции 0,001 мг/мл. Бромбензнлцианид дает красно-коричневую окраску, а хлорацетон — крас- ную. Отрицательный результат свидетельствует об отсутствии этих ОВ. 116
Нитрование до динитробензойной кислоты. При помощи нит- рующей смеси хлорацетофенон нитруется до динитробензойной кислоты, которую после восстановления можно обнаружить в виде окрашенной аммониевой соли диаминобензойной кислоты169. Помещают несколько кристаллов испытуемого вещества в пробирку и об- ливают 0,5—1,0 мл концентрированной H2SO4, к которой добавлено несколько кристаллов KNO3. Непродолжительное время нагревают смесь на горелке до выделения бурых паров и после охлаждения переводят ее в небольшой стакан при помощи 2—3 мл воды и смешивают с 10 мл 15%-иого раствора аммиака и небольшим количеством гидрохлорида гидроксиламина (взятого на кончике шпа- теля). Появление красно-коричневой или красной окраски свидетельствует о присутствии хлорацетофенона. Иногда пробу следует немного нагреть на водя- ной бане. Образование индиго 169> 17°. Хлорацетофенон образует с крепким спиртовым раствором аммиака после длительного стояния при обычной температуре индол, который окисляется перекисью водо- рода в синее индиго. Образование индиго происходит также при кипячении хлорацетофенона со спиртовым раствором сульфида аммония. Индикация при помощи 4-(п-нитробензил)-пиридина Хлор- ацетофенон в спиртовом растворе в присутствии диметилформ- амида реагирует с 4-(п-нитробензил)-пиридином с образованием окрашенного в красный цвет продукта дегидрохлорирования — хло- рида фенацил-4- (n-иитробензил) -пиридиния: -НС1 * 5.7.2.2. Количественное определение. Колориметрическое опре- деление при помощи пиридина171. Хлорацетофенон реагирует с пиридином с образованием окрашенного в желтый цвет фенацил- пиридиния: [СЗ*—со~сн2—nO] сг Содержащийся в воздухе в виде пара или аэрозоля хлорацето- фенон поглощают смесью пиридина и диметнлформамида. Образо- вание окраски наступает после нагревания. Прибавление пипери- дина стабилизует окраску, которую колориметрируют через 15 мин при 450 нм. Калибровочная кривая в пределах концентраций 1— 25 мкг!мл представляет собой прямую. При поглощении из 10 л воздуха можно определять хлорацетофенон в количестве 0,6 .чг/лг3. 117
Определение при помощи тиомочевины 171. При взаимодействии хлорацетофенона с тиомочевиной образуется гидрохлорид 4-фенил- 2-аминотиазола С6Нб—С---N „II II НСх /С—NH2-HC1 S Реакция протекает количественно и может быть завершена либо объемным определением соляной кислоты либо колориметрическим определением окрашенного соединения, образующегося при соче- тании фениламинотиазола с диазотированным п-нитроанилином. Отщепление хлора сульфидом натрия 173. При нагревании спир- тового раствора хлорацетофенона с сульфидом натрия образуется хлорид натрия 2С6Нб—СО—СН2С1 + Na2S —> (CeH5—СО—CH2)2S + 2NaCl содержание которого можно определить по Фольгарду. Мешающий определению избыток сульфида необходимо перед титрованием удалить окислением перекисью водорода в кислой среде и кипячением раствора. Реакция с фенолятом натрия. В реакции хлорацетофенона с фенолятом натрия стехиометрически образуется хлорид натрия С6Н5—СО—СН2С1 + NaOC6H5 —> С6Н6—СО—СН2—ОС6Н5 + NaCl который, так же как и в предыдущем способе, можно определять аргентометрически по Фольгарду ,72. 5.8. БРОМБЕНЗИЛЦИАНИД 5.8.1. Качественное обнаружение 5.8.1.1. Сплавление с щелочами. При сплавлении бензилцианида с гидроокисями щелочных металлов или при обработке спиртовой щелочью на холоду от него отщепляется циангруппа, которую можно обнаружить обычными способами (см. раздел 5.5). Весьма удобной для этого является реакция образования берлинской лазури. 5.8.1.2. Омыление с образованием аммиака. При нагревании со спиртовой щелочью (реакция 1) или с кислотами (реакция 2) бромбензилцианид омыляется с образованием аммиака: с6н6—с—соок 2C6H6CHBrCN + 4КОН —► || + 2KBr + 2NH3 (1) С6Н6—С—COOK C3H6CHBrCN + 2Н2О + НС1 —> C6H5CHBr—СООН + NH4C1 (2) Аммиак может быть обнаружен реагентом Несслера. Так как в щелочной среде аммиак летуч, рекомендуется омылять пробу кис- 118
лотой, для чего к спиртовому раствору испытуемого вещества до- бавляют несколько капель концентрированной НС1 и выпаривают раствор досуха. Остаток обрабатывают небольшим количеством разбавленного раствора NaOH и после прибавления реагента Нес- слера обнаруживают бромбензилцианид либо по появлению светло- коричневой окраски, либо по образованию осадка того же цвета. Можно также обнаруживать бромбензилцианид, подкисляя реакционную смесь после омыления пробы спиртовой щелочью (см. выше реакцию 1). Выпадающий кристаллический осадок ан- гидрида дифенилмалеиновой кислоты можно идентифицировать по температуре плавления (156°С). 5.8.1.3. Другие методы обнаружения. При нагревании несколь- ких кристаллов испытуемого ОВ с концентрированной H2SO< по- является коричнево-красное окрашивание неизвестного происхож- дения; адамсит в этих условиях дает карминово-красное окраши- вание, а раздражающее ОВ ксилилбромид — красное окрашива- ние. Описанная выше (см. раздел 5.7.2.1) реакция обнаружения хлорацетофенона при помощи л/-динитробензола дает с бромбензил- цианидом аналогичное красно-фиолетовое окрашивание. При на- гревании бромбензилцианида с раствором пикрата натрия, получае- мым растворением 0,5 г пикриновой кислоты в 100 мл 2 н. раствора NaOH, появляется красное окрашивание, обусловленное образова- нием натриевой соли изопурпуровой кислоты. Реакцию дают и дру- гие ОВ, разлагающиеся с отщеплением циангруппы, в том числе дифенилцианарсин и табун. 5.8.2. Количественное определение 5.8.2.1. Реакция с сульфидом натрия. Взаимодействие бромбен- зилцианида со спиртовым раствором сульфида натрия приводит к образованию бис-(фенилцианметил)-сульфида и к количественному отщеплению бром-иона 2CeH6—CHBr—CN + Na2S —► 'СвН5—CH—I S + 2NaBr CN J2 который определяют аргентометрическим титрованием по Фоль- гарду. Перед титрованием избыток сульфида должен быть удален кипячением раствора, подкисленного серной кислотой, и окисле- нием остаточного сероводорода перекисью водорода. 5.9. ТРИХЛОРНИТРОМЕТАН (ХЛОРПИКРИН) 5.9.1. Качественное обнаружение 5.9.1.1. Восстановление до нитрита. По Алексеевскому 174 хлор- пикрин при обработке металлическим кальцием или амальгамой натрия восстанавливается до нитрита: CCljNOj + SH —► HNO2 + 3HC1 + CH4 119
Нитрит образуется также в реакции хлорпикрина с этилатом натрия (реакция 1), с метанольным раствором иодида калия (реак- ция 2) или с раствором едкой щелочи в присутствии перекиси водо- рода 185 (реакция 3): CC13NO2 + 4C2HsONa —* C(OC2HS)4 + 3NaCl + NaNO2 (1) CC13NO2 + 4KI —► CI4 + 3KC1 + KNO2 (2) (H2O2) CC13NO2 + 6NaOH --------->- Na2CO3 + 3H2O + 3NaCl + NaNO2 (3) Образующийся нитрит обнаруживают реагентом Грисса, содер- жащим а-нафтиламин и сульфаниловую кислоту. Последняя в кис- лой среде диазотируется нитритом, а образовавшаяся соль диазо- ния сочетается с а-нафтиламином в азокраситель красного цвета: Реагенты Восстановители — 8%-ная амальгама натрия, металлические кальций или иатрий, порошкообразный сплав Деварда, насыщенный раствор KI в метаноле. Реагент Грисса — готовят смешением двух растворов: раствора 0,1 г сульф- аниловой кислоты в 100 мл 30%-ной уксусной кислоты и раствора а-нафтил- амина, который готовят нагреванием 0,03 г а-нафтиламина с 70 мл воды, затем смесь фильтруют или сливают раствор с нерастворимого осадка и смешивают с 30 мл ледяной уксусной кислоты. Перед употреблением смешивают равные ча- сти обоих растворов. К 5 мл спиртового раствора испытуемого ОВ добавляют какой-либо восста- новитель. По окончании восстановления реакционную смесь подкисляют уксус- ной кислотой. Образовавшееся после прибавления 1—2 мл реагента Грисса красное окрашивание свидетельствует о присутствии хлорпикрина. 5.9.1.2. Проба Лабатша175. Несколько капель испытуемого ОВ или спиртового экстракта кипятят с 2 мл 5%-ного спиртового рас- твора КОН и прибавляют кристаллик тимола или резорцина. В при- сутствии хлорпикрина появляется с тимолом — желтое, а с резор- цином— красное окрашивание. Желтое окрашивание, характерное для реакции с тимолом, от прибавления H$SO4 переходит в красно- фиолетовое. 120
5.9.1.3. Реакция с образованием бромциана176. Хлорпикрин при действии цианида калия в присутствии бромида калия в спиртовом растворе превращается в тетрахлординитроэтан и бромциан. Об- разовавшийся бромциан можно обнаружить по его реакции с пи- ридином и анилином, с которыми он образует полиметиновый кра- ситель красного цвета: СН НО" ^сн II | + BrCN + 2C6H5NH2 —> НС\ ^СН N CH НС/ чсн —> || I + NH2CN + HBr C6H5—NH-CH CH=N—C6H5 Подробности о механизме этой реакции были приведены при опи- сании способов обнаружения галогенцианов (см. раздел 5.5.2.1). Реагенты Анилин солянокислый— 10%-ный водный раствор. Раствор А — смесь раствора 1 г КВг в 4 мл воды и такого же раствора KCN, доведенная до 10 мл. Раствор Б — свежеприготовленная смесь 2 мл раствора А, 1 мл пиридина н 1 мл анилина. Для обнаружения ОВ в воздухе последний просасывают через поглотитель- ную склянку с раствором Б. В зависимости от концентрации хлорпикрина по- является желтое, оранжевое нли красное окрашивание; чувствительность реакции 0,3—0,4 мг/л воздуха. Аналогичный реагент, состоящий нз KCN, пнрнднна и флороглюцина, был предложен Моро18в. 5.9.1.4. Другие методы обнаружения. При пропускании испы- туемого воздуха через спиртовой раствор тиофенола в присутствии хлорпикрина вследствие образования дифенилдисульфида наблю- дается белое помутнение или опалесценция 177. При пропускании 2 л воздуха в течение 3—4 мин можно обнаружить ОВ в концентра- ции 0,06 мг]л. При просасывании воздуха, содержащего хлорпикрин, через 10%-ный бензольный раствор диметиланилина первоначальная желтая окраска раствора переходит в красную. Эта окраска уси- ливается при добавлении нескольких капель перекиси водорода и нагревании 178. Хлорпикрин реагирует с меркаптидами калия с образованием нерастворимых продуктов конденсации 179. Эта реакция может быть использована для индикации хлорпикрина: испытуемый воздух про- пускают через спиртовой раствор дитиогликолята калия. В при- сутствии хлорпикрина образуется желтоватый осадок. При термическом разложении хлорпикрина в нагретых докрас- на кварцевых или фарфоровых трубках среди прочих продуктов образуется также хлор, присутствие которого обнаруживают иод- крахмальным реагентом 180>,81. 121
5.9.2. Количественное определение 5.9.2.1. Аргентометрическое определение хлора в растворе после разложения хлорпикрина. Разложение хлорпикрина может быть осуществлено многими методами. Наряду с реакциями со спирто- выми растворами едких щелочей и щелочных алкоголятов хлор- ион в стехиометрическом количестве образуется также при дей- ствии перекиси 183 или сульфита натрия 182. CCl3NO2 + 3Na2SO3 + H2O —► CHNO2(SO3Na)2 + NaCl + NaHSO4 Применение перекиси натрия имеет то преимущество, что в процессе окисления она обесцвечивает все образующиеся окрашен- ные органические соединения, что облегчает установление конца титрования по Фольгарду. В раствор 1,5 г перекиси натрия в 50 мл 50%-кого этанола вносят навеску 0,1—0,2 г испытуемого ОВ. Реакционную смесь кипятят с обратным холодиль- ником до обесцвечивания (примерно 1,5—2 ч). После прибавления 20 мл 2 н. раствора NaOH смесь без холодильника дополнительно кипятят еще 30 мин. Охлажденный раствор подкисляют 30 мл 2 н. раствора HNO3, после чего хлор определяют по Фольгарду. 5.9.2.2. Колориметрическое определение в виде галогенциана. Кроме описанных в разделе 5.9.1.3 качественных способов обнару- жения разработаны колориметрические методы определения хлор- пикрина в воде и в воздухе 184. Реагенты Пиридин — флороглюцин (А) — смесь 50 мл пиридина, 50 мл метанола и 0,6 г KCN встряхивают 30 мин при охлаждении льдом. Отфильтровывают остаток нерастворившегося KCN и прибавляют 0,1 е флороглюцина; реагент готовят по мере необходимости и хранят в склянке из коричневого стекла. Пиридин — 5,5-диметилдигидрорезорцин (Б) — смесь 30 мл пиридина, 70 мл метанола и 0,4 г KCN встряхивают в течение 30 мин при охлаждении льдом, после чего отфильтровывают остаток нерастворившегося цианида калия и при- бавляют 0,8 г 5,5-диметилдигндрорезорцина. Определение в воде. Встряхивают дважды 5 мл пробы анализируемой воды с 3 мл лигроина и к объединенному экстракту прибавляют 2 мл реагента А. Че- рез 5 мин раствор, окрасившийся в красно-фиолетовый цвет, колориметрируют при 535 нм, сравнивая с контрольной пробой; чувствительность реакции 0,004 мг хлорпикрина в Г мл воды. Определение в воздухе. Испытуемый воздух медленно пропускают (2 л в течение 15 мин) через поглотительный сосуд, заполненный 5 мл монометилового эфира этиленгликоля. После прибавления 2 мл реагента Б раствор нагревают 5 мин на кипящей водяной бане и охлаждают. Затем оранжевый до крас- ного раствор колориметрируют при 490 нм; чувствительность реакции 0,4 мкг/мл раствора. Из других цветных реакций, пригодных для обнаружения хлор- пикрина, следует назвать измерение экстинкции при 405 нм окра- шенного в желтый цвет соединения, образующегося в результате взаимодействия в щелочном растворе хлорпикрина, пиридина и цианида калия 187; метод может быть использован для определения от 2,5 до 25 мкг хлорпикрина в 1 мл раствора. При прибавлении барбитуровой кислоты к слабокислому раствору образуется поли- 122
метановый краситель, максимум поглощения которого находится при 578 нм. 5.9.2.3. Колориметрическое определение хлорпикрина по обра- зующемуся нитриту. Образующийся при восстановлении хлорпик- рина (см. раздел 5.9.1.1) нитрит дает при взаимодействии с реаген- том Грисса азокраситель, по экстинкции которого колориметри- чески может быть определено содержание хлорпикрина. Для этой же цели может быть использован предложенный Браттоном и Маршаллом модифицированный реагент Грисса, состоящий из сульфаниламида и гидрохлорида N-(1-нафтил)-этилендиамина 195. В аналогичном способе хлорпикрин, поглощенный из воздуха изо- пропиловым спиртом, нагревают с перекисью водорода. После прибавления солянокислого раствора сульфаниламида, раствора гидрохлорида л-фенилендиамина и концентрированного едкого нат- ра колориметрируют перешедший в слой спирта краситель (крас- ный стрептоцид)188. 5.10. СОВРЕМЕННЫЕ РАЗДРАЖАЮЩИЕ ОВ 5.10.1. о-Хлорбензилиденмалонодинитрил (о-хлорбензальмалонодинитрил, Си Эс) Это белое кристаллическое вещество, легко растворимое в ацето- не, бензоле и хлороформе, хуже — в спирте, четыреххлористом уг- лероде и эфире и почти нерастворимое в воде, петролейном эфире и сероуглероде. Оно медленно гидролизуется водой; добавление щелочей значительно ускоряет гидролиз: aCH=C(CN)2 + Н2О —> Г ]Г +CH2(CN)2 Cl Образовавшиеся о-хлорбензальдегид и динитрил обнаруживают известными методами. 5.10.1 .1. Качественное обнаружение. Реакция с м-динитробензо- лом. Смешивают 1 мл спиртового раствора испытуемого вещества, 0,1 мл 1%-ного спиртового раствора ж-динитробензола н 0,2 мл 30%-ного водного раствора КОН и полученную смесь нагревают. Появляющееся при высоких концентрациях ОВ красно-коричневое, а при низких — вначале красно-фиолетовое, переходящее затем в оранжевое окрашивание указывает на присутствие о-хлорбензилиден- малоноднннтрила; чувствительность реакции 1 мкг! мл. Хлорацетофенон, бромбензилцианид и хлорацетон дают анало- гичные окрашивания (см. раздел 5.7.2.1). Обнаружение динитрила малоновой кислоты. При нагревании нитрилов со смесью окиси и карбоната кальция (1:1) сначала об- разуется цианид кальция, разлагающийся затем в результате гид- ролиза при высокой температуре до цианистого водорода и окиси кальция (см. сс.263, стр. 233): Ca(CN)2 + Н2О (пар) —СаО + 2HCN 123
Смешивают в микропробирке 1 каплю раствора испытуемого вещества или несколько миллиграммов ОВ с 0,2—0,3 г смеси окиси и карбоната кальция и нагревают на масляной бане до 250 °C. Выделяющийся цианистый водород об- наруживают по синему окрашиванию помещенной на отверстие пробирки инди- каторной бумаги, пропитанной ацетатом меди и ацетатом о-толидина. Этой реакцией можно обнаружить 10 мкг HCN. Синильная кислота образуется также при нагревании пробы с двуокисью марганца до 130—140°C (см. сс. 263, стр. 235). Другой способ обнаружения нитрила321 заключается в нагревании с серой. Нагревают в микропробирке на малом пламени несколько миллиграммов вещества примерно со 100 мг порошка серы. Выделяющуюся в случае присут- ствия соединений, содержащих CN-группы, роданистоводородную кислоту обна- руживают по покраснению помещаемой в пробирку индикаторной бумаги, про- питанной подкисленным 1%-ным раствором нитрата железа(Ш). Спектрофотометрическое обнаружение в ультрафиолетовом свете264. Аэрозоль динитрила малоновой кислоты, задержанный бумагой при фильтрации воздуха, может быть обнаружен спектро- фотометрически в ультрафиолетовом свете при 260 нм. 15.10.2. Морфолид пеларгоновой кислоты При нагревании в кислой среде морфолид гидролизуется н2о О=С—(СН2)т—СНз О Q+ CH3-(CH2)r-cf \он 4 Выделяющийся морфолин может быть обнаружен чувствитель- ной цветной реакцией с уксусным альдегидом и нитропруссидом натрия по образованию окрашенного продукта неизвестной струк- туры (сс.236, стр. 264) или по температуре плавления пикрата (145—147°C). Очень чувствительным является обнаружение мор- фолина по образованию дитиокарбамината меди (сс.23в, стр. 266). В микропробнрку помещают 1 каплю кислого гидролизата, 1 каплю 5%-ного раствора CuSO4 и добавляют водный NH4OH до образования прозрачного си- него раствора, который встряхивают с 2 каплями смеси, состоящей из 1 части сероуглерода и 3 частей бензола. Коричневая или желтая окраска бензольного слоя указывает на присутствие морфолина. Чувствительность реакции примерно 5 мкг морфолина. 5.11. СВИНЕЦОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Перед анализом органические соединения свинца следует подвер- гнуть минерализации. 124
5.11.1. Тетраэтилсвинец Так как весьма ядовитый применяемый в качестве антидетонатора тетраэтилсвинец не используется как отравляющее вещество и как таковое в литературе не описано, мы ограничимся изложением не- которых простых способов его обнаружения. Абсорбировать тет- раэтилсвинец из воздуха можно, пропуская воздух через поглоти- тельную склянку, содержащую раствор иода в KI или четыреххло- ристом углероде или других растворителях. Пригодны также по- глотительные трубки, заполненные кристаллическим иодом 265. В бензине, содержащем тетраэтилсвинец, можно обнаруживать тетраэтилсвинец без предварительной экстракции. 5.11.1.1. Разложение УФ-облучеиием 266. Этилированный бензин при облучении его в течение некоторого времени светом ртутной лампы вследствие выпадения двуокиси свинца мутнеет. Образец бензина следует помещать в сосуд из увиолевого стекла, прони- цаемого для УФ-облучения. Очень быстро осуществляется разложение, если 1 каплю этилированного бензина или раствора тетраэтилсвинца в органическом растворителе нанести на фильтровальную бумагу и подвергнуть её облучению светом УФ-лампы. Обра- зовавшуюся через несколько минут двуокись свинца растворяют нанесением 1 капли разбавленной уксусной кислоты и обнаруживают свинец по образова- нию желтого иодида свинца при прикапывании раствора KI или по образованию черного сульфида свинца после обработки сероводородом или раствором суль- фида аммония. Весьма чувствительна реакция обнаружения свинца дитизоном. Для этого помещенный на фильтровальную бумагу бензин испаряют под УФ-лампой и на то же место на бумаге наносят 1 каплю 0,01%-ного раствора дитизона в четыреххлористом углероде. Появление красного окрашивания указывает на присутствие свинца; в отсутствие свинца пятно остаетси зеленым. 5.11.1.2. Разложение азотной кислотой168. Для этого поступают следующим образом. К 1 капле этилированного бензина или эфирного экстракта добавляют 1 мл концентрированной HNO3 (d 1,4) и, периодически встряхивая, доводят смесь -в течение примерно 5 мин до кипения. Затем путем сильного нагревания удаляют азотную кислоту, к остатку приливают 2 мл воды и после подкисления раствора уксусной кислотой обнаруживают свинец по реакции с К1 илн H2S. Способ становится более надежным, если обработке азотиой кислотой подвергают боль- шие объемы бензина или экстрактов в четыреххлористом углероде или эфире и операцию осуществляют в делительной воронке. После отделения азотной кис- лоты ее смешивают с концеитрированиой H2SO< и нагревают. При этом оса- ждается сульфат свинца. Раствор декантируют, растворяют осадок PbSO< в аммиачном растворе ацетата аммония и обнаруживают свинец в виде хромата. 5.11.1.3. Разложение хлором267. Для разложения тетраэтилсвин- ца бензин обрабатывают хлоратом калия. В пробирке смешивают 0,1—0,2 г КС1О3 и 5 мл испытуемого бензина и, не встряхивая, прибавляют к смеси 3—5 капель концентрированной НС1. В при- сутствии этилированного бензина через несколько минут появляется белое по- мутнение, обусловленное выпадением хлорида свинца. 5.11.1.4. Количественное определение тетраэтилсвинца. После Минерализации образца свинец определяют весовым методом в виде 125
хромата свинца или комплексонометрическим титрованием. Можно непосредственно титровать этилированный бензин раствором иода: рь(С2н6)4 + 12 —* Pb(C2Hs)3I + С2Н61 5.11.2. Другие свинецорганические соединения В литературе нет указаний о специальных способах индикации соединений, синтезированных в Англии во время второй мировой войны. К числу таких соединений относятся соли триэтил- и три-н- пропилсвинца, а также триалкилсвинецсульфамиды. Их индикация и определение могут быть выполнены (после раз- личйого рода «мокрой» минерализации) качественными и количе- ственными аналитическими методами, разработанными для опре- деления свинца. 5.12. ОКИСЬ УГЛЕРОДА И КАРБОНИЛЫ МЕТАЛЛОВ В большей части способов обнаружения и количественного опре- деления этих соединений используется высокая восстановительная способность окиси углерода. 5.12.1. Качественное обнаружение 5.12.1.1. Восстановление хлорида палладия. При действии окиси углерода хлористый палладий восстанавливается до палладия: Pd++ + СО + Н2О —► Pd + СО2 + 2Н+ Индикаторная бумага, пропитанная хлористым палладием, окрашивается в серый или черный цвет в присутствии уже от 0,01 до 0,03% окиси углерода в воздухе (ср. раздел 9.2.3.11). Реакция становится значительно более чувствительной при добавлении фос- форномолибденовой кислоты. В то время как сама окись углерода весьма медленно реагирует с фосфорномолибденовой кислотой, в присутствии хлорида палладия тотчас образуется молибденовая синь. Это объясняется адсорбцией окиси углерода металлическим палладием, образовавшимся в результате восстановления, что при- водит к активации окиси углерода. В результате гетерогенного катализа происходит ускорение реакции между окисью молибдена и СО: 2Мо03 + СО —> Мо205 + СО2 Этот принцип может быть использован в индикаторных труб- ках268 или в капельной реакции для обнаружения окиси углерода, образующейся при разложении определенных органических соеди- нений сиропообразной Н3РО4 или карбонилов металлов концентри- рованной H2SO4. Реагент Фосфорномолибденовая кислота + хлорид палладия—раствор 0,02 г хло- рида палладия в 2 каплях концентрированной H2SO4 разбавляют водой до 10 лм. 126
Реагент готовят смешением 2 мл этого раствора с 8 мл насыщенного на холоду водного раствора фосфорномолибденовой кислоты (сс.23в, стр. 331). Вносят на стеклянной палочке или стеклянной пробке в сосуд, где проводи- лось разложение исследуемого вещества, 1 каплю реагента и затем 1 каплю полученной реакционной смеси наносят на бумагу и дают ей соединиться с на- несенной рядом каплей воды. Синее окрашивание указывает на присутствие окиси углерода. Двуокись серы, сероводород и цианистый водород мешают об- наружению. На том же принципе основано обнаружение СО при помощи индикаторного геля NBS. На силикагеле, пропитанном сульфатом палладия и молибдатом аммония, образуется желтый кремние- молибдат, который под воздействием окиси углерода восстанав- ливается в зеленовато-синее гетерополисоединение 268. Чувстви- тельность реакции 0,001 % ' окиси углерода. Восстановление фос- форномолибденовой кислоты может быть также использовано для фотометрического определения окиси углерода. 5.12.1.2. Восстановление нитрата серебра. При пропускании воз- духа, содержащего окись углерода, через аммиачный раствор нит- рата серебра последний мутнеет вследствие выделения металли- ческого серебра: 2AgNO3 + СО + Н2О —► 2Ag + СО2 + 2HNO3 5.12.1.3. Восстановление пятиокиси иода. I20g 4“ 5СО —► 5СО2 4~ 12 Эта реакция используется для обнаружения и полуколичествен- ного определения окиси углерода в индикаторных трубках, для чего пятиокись иода вместе с дымящей серной кислотой (олеумом) наносят на силикагель или пемзу. Такой наполнитель известен под названием хуламит 269. При наличии СО он окрашивается в резуль- тате выделения иода в сине-зеленый, серо-синий или черный цвет. Если объем пропущенного воздуха известен, длина окрашенной зоны является мерой концентрации окиси углерода. 5.12.1.4. Спектрофотометрическое обнаружение. В основе этого специфического метода индикации лежит характерное отношение оксигемоглобина НЬО2 и карбоксигемоглобина НЬСО к восстанови- тельному действию сульфида аммония. Испытуемый воздух про- пускают через разбавленную кровь (1:10 или 1:100) и спектро- фотометрически наблюдают поглощение. Для нормальной крови НЬО2 характерны две полосы поглощения между фраунхоферскими линиями D и Е (Х577 и 537 нм)', в присутствии в крови НЬСО также наблюдаются две полосы примерно в тех же границах (Л 576 и 542 нм). Если к крови прибавить несколько капель рас- твора (NH4)2S, то через 6—8 мин НЬО2 восстанавливается и обе полосы, соответствующие НЬО2, исчезают, а при 559 нм появляется слабая полоса гемоглобина НЬ. Полосы НЬСО под действием вос- становителя не изменяются. Таким способом можно обнаружить до 10% НЬСО в нормальной крови, 127
При использовании раствора гемоглобина, к которому для пред- отвращения образования НЬО2 прибавлен тиосульфат натрия, мо- жно обнаружить и определить до 0,001% СО в воздухе281. 5.12.1.5. Обнаружение с помощью мышьяковистой кислоты и хлорного золота 270. Окись углерода каталитически ускоряет реак- цию между мышьяковистой кислотой и хлорным золотом. Бумага, пропитанная 0,1%-ным раствором As2O3 в фосфатном буфере (pH 4) и 2%-ным раствором хлорного золота, при воздействии воздуха, содержащего окись углерода, окрашивается в черный цвет. 5.12.1.6. Обнаружение карбонила железа. При пропускании под- лежащего исследованию воздуха через стеклянную трубку, нагре- ваемую на газовой горелке, карбонил железа термически разла- гается. Окислы железа осаждаются в холодной зоне трубки, а в выходящем из трубки газе можно обнаруживать окись углерода. Можно так же подлежащую исследованию газовую смесь про- пускать через промывную склянку с концентрированной серной кислотой. Затем содержимое склянки выпарить досуха, остаток обработать водой и определить в растворе железо с помощью из- вестных реакций. Минерализовать пентакарбонил железа можно и обрабатывая метанольный раствор карбонила перекисью водорода и раствором аммиака. Образовавшуюся гидроокись железа(III) растворяют в соляной кислоте; при добавлении роданида калия образуется окра- шенный в красный цвет роданид железа (III). 5.12.1.7. Обнаружение карбонила никеля271. Удобным реагентом для индикаторных трубок является окрашенная в желтый цвет нанесенная на силикагель фосфорномолибденованадиевая кисло- та. Появление синей окраски восстановленного гетерополисоедине- ния при пропускании 1 л воздуха свидетельствует о наличии кар- бонила никеля. Метод пригоден для обнаружения 1 мкг/л карбо- нила никеля. 5.12.2. Количественное определение 5.12.2.1. Определение при помощи пятиокиси иода. Исследуемый воздух пропускают в соответствующей аппаратуре через трубку с пятиокисью иода, нагреваемой до 150 °C. Образующийся при этом иод (см. раздел 5.12.1.3) может быть определен титрованием тиосульфатом натрия 272>273; в равной степени пригодно весовое или объемное определение двуокиси углерода 274. 5.12.2.2. Гопкалитовый метод. Гопкалитом, разработанным для фильтров противогаза, называют смеси различных соотношений окислов марганца и меди с добавками окислов кобальта и серебра. Примером гопкалита является смесь 50% МпО2, 30% СиО, 15% Со2О3 и 5% Ag2O; другая смесь состоит из 60% МпО2 и 40% СиО. Гопкалит уже при комнатной температуре каталитически окисляет окись углерода в двуокись: 2СО + О2 —> 2СО2 + 67,9 ккал 128
Тепло, выделяющееся в реакции, может быть измерено. Этот принцип положен в основу устройства прибора Дрегера для оп- ределения концентрации окиси углерода и других автоматических газоанализаторов этого типа 275’276. 5.12.2.3. Восстановление окиси ртути. Воздух, содержащий окись углерода, пропускают через нагреваемую до 175—200 °C взве- шенную трубку, содержащую красную окись ртути. При этом окись ртути восстанавливается с образованием эквивалентного ко- личества паров ртути и выделяется COg: HgO + CO —> Hg + CO2 Потери в массе трубки определяют повторным взвешиванием 282. Определение может стать более чувствительным, если пары ртути спектрофотометрировать 283 или использовать реакцию с сульфидом селена. Пропитанная раствором сульфида селена фильтровальная бумага вследствие образования сульфида ртути приобретает чер- ную окраску: 3Hg + SeS2 —► 2HgS + SeHg 5.12.2.4. Определение карбонила никеля. Исследуемый воздух пропускают через раствор иода в четыреххлористом углероде277 или через солянокислый раствор хлорамина Т 278. При прибавле- нии диметилглиоксима в щелочной среде появляется красная окра- ска, интенсивность которой измеряют либо в компараторе либо фотометрируют при 496 нм. В другом способе 279 воздух пропускают через насыщенный коллоидной серой раствор трихлоруксусной кислоты и образовавшийся сульфид никеля определяют в УФ-спек- трофотометре; чувствительность метода 2 мкг карбонила в 1 м3 воздуха. 5.13. ФТОРКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ Характерным для этих ОВ, обладающих высокой пероральной ток- сичностью и являющихся особенно опасными для отравления пить- евой воды, является прочность связи С—F. Малая реакционная способность монофторуксусной кислоты и ее производных затрудняет дегазацию и индикацию этих соеди- нений. 5.13.1. Качественное обнаружение 5.13.1.1. Отщепление и обнаружение фтора. Общепринятым спо- собом разложения фторорганических соединений является нагрева- ние их с алкоголятами натрия, причем для того чтобы проводить реакцию при более высокой температуре, способствующей более быстрому разложению ОВ, применяют спирты с 6—8 атомами угле- рода, предпочтительно гексанол 298. Навеску фторсодержащего соединения (10—20 мг) растворяют в 15 мл гексанола в колбе, снабженной обратным холодильником, и после прибавления 0,2 г металлического натрия нагревают смесь 15 мин до кипения. Еще горячий 5 Зак. 677 129
раствор переносят в делительную воронку и дважды экстрагируют водой (по 10 мл). Затем одним из обычных способов (см. раздел 3) в водном экстракте качественно или количественно определяют фтор. Гексанол можно использовать и для поглощения паров фтор- органического соединения из воздуха. При наличии фторсодержа- щего соединения в воде отщепление фтора осуществляют нагрева- нием образца со смесью метапериодата калия, перхлората серебра и хлорной кислоты2". Отщепившийся фтор после прибавления к реакционной смеси стеклянной ваты превращается в кремнефтори- стоводородную кислоту, которую отгоняют. Для определения фтора во фторуксусной кислоте последнюю минерализуют с помощью окиси кальция 30°, однако при этом имеются неконтролируемые по- тери фтора, вероятно вследствие образования фтористого метила 30°. Надежно проходит минерализация в никелевой бомбе по Вурц- шмитту при добавлении перекиси натрия и небольшого количества глицерина 301. 5.13.1.2. Обнаружение фторацетатов по реакции с солями лан- тана302. Применение солей лантана в качестве реагентов на аце- таты известно давно 303. В аммиачном растворе ацетаты образуют с солями лантана основной ацетат лантана, который дает с иодом синее абсорбционное соединение. Способ применим также и для обнаружения фторуксусной кислоты, однако чувствительность (0,5 мг) и специфичность реакции не удовлетворяют требованиям. 5.13.1.3. Обнаружение фторацетатов по реакции образования тиоиндиго 304. Аналогично синтезу тиоиндиго по Фридлендеру305 при нагревании монофторуксусной кислоты или ее солей с тиосали- циловой кислотой и щелочью образуется тиоиндоксил, который окисляют феррицианидом калия до красного тиоиндиго: Очень важным является правильный выбор температурных ус- ловий стадии сплавления со щелочью, Как показывает опыт, тем- 130
пература должна быть равной примерно 200 °C, а не 100°C, как это указывали Рамзей и Паттерсон 304. Реагенты, необходимые для проведения определения, приведены в разделе 5.13.2. В пробе воды при помощи разбавленных NaOH или H2SO4 устанавливают значение pH от 5 до 7. Помещают в небольшую фарфоровую чашку 1 мл этого нейтрализованного раствора и смешивают с 1 мл раствора тиосалициловой кис- лоты и 2 каплями NaOH (1 : 1). Смесь выпаривают досуха на асбестовой сетке на газовой горелке. Остаток дополнительно нагревают в течение 5—10 мин, при этом он может окраситься в желтый, но ни в коем случае не в красный цвет. После охлаждения остаток растворяют в 1 мл раствора K3Fe(CN)6. В присут- ствии фторацетатов, в зависимости от их концентрации, образуется более или менее значительный красно-фиолетовый осадок тиоиндиго. В случае малого со- держания фторацетатов осадок становится видимым только после длительного стояния. Этот метод дает возможность обнаружить до 0,02 мг фторацетата натрия. Чувствительность метода можно повысить, если взять для анализа больший объем воды, добавить NaOH для создания щелочной среды (по лакмусу) и по- сле прибавления 1 мл тиосалицилового реагента выпарить досуха. 5.13.1.4. Обнаружение при помощи концентрированной серной и хромотроповой кислот. Как все моногалогенированные производ- ные уксусной кислоты, фторуксусная кислота при нагревании с концентрированной серной кислотой гидролизует с образованием гликолевой кислоты, которая далее под действием серной кислоты разлагается на формальдегид и окись углерода. Формальдегид об- наруживают чувствительной цветной реакцией с хромотроповой кислотой (см. раздел 5.16.1). Аналогичную реакцию дают применяемые в качестве гербици- дов хлорированные феноксиуксусные кислоты. Реакцию проводят по методу, аналогичному изложенному в разделе 6.16.1.1; чувстви- тельность метода 0,1 мкг фторуксусной кислоты. 5.13.2. Количественное определение После отщепления фтора или минерализации образца количествен- ное определение фтор-иона возможно одним из обычных объемных колориметрических или энзиматических способов (см. раздел 3). Фотометрическое определение монофторуксусной кислоты 306 осно- вано на цветной реакции с тиосалициловой кислотой (см. выше, раздел 5.13.1.3). Реагенты Тиосалициловая кислота — раствор 1 г тиосалициловой кислоты в 7 мл 4%-ного NaOH, доведенный водой до объема 50 мл. Феррицианид калия — 2%-ный водный раствор. К пробе воды или водному экстракту прибавляют 1 н. раствор NaOH до щелочной реакции по лакмусу, после чего выпаривают в фарфоровом тигле до объема, равного примерно 5 мл. С помощью 1 н. раствора H2SO4 устанавливают pH 5—7 и после прибавления 1 мл раствора тиосалициловой кислоты и 2 капель раствора NaOH (1:1) нагревают смесь 20—30 мин на водяной бане, а затем выпаривают досуха на масляной бане при 170—200 °C, после чего нагревают при этой же температуре еще 30 мин. После охлаждения остаток растворяют в 2 мл воды и приливают раствор феррицианида калия до появления желтого окрашивания. Содержимое тигля количественно переносят в делительную 5* 131
воронку и образовавшееся тиоиндиго дважды экстрагируют толуолом. Толуоль- ный экстракт доводят до соответствующего объема и фотометрируют при 540 нм, сравнивая с контрольной пробой. Расчет осуществляют по калибровочной кривой. 5.14. АЛКАЛОИДЫ 5.14.1. Подготовка к анализу Алкалоиды могут быть использованы в качестве диверсионных ядов для отравления продуктов питания, фуража и питьевой воды. Поэтому пробы, подлежащие исследованию, могут представлять собой: продукты питания, фураж, воду, водные экстракты, инди- видуальные алкалоиды. Алкалоиды представляют собой азотистые основания, извлекае- мые из растений и содержащие в подавляющем числе случаев ге- тероциклические системы, например остатки пиридина, пиперидина, хинолина, пирролидина и др. Большая часть алкалоидов является третичными основаниями, меньшая часть представляет собой первичные, вторичные и четвертичные основания. За небольшим исключением алкалоиды — твердые кристаллические бесцветные вещества, обладающие незначительными основными свойствами. Для идентификации этих веществ имеются многочисленные реагенты, применимые для группового осаждения, и многие общие цветные реакции. После подобных предварительных исследований используют различные специальные способы обнаружения отдель- ных алкалоидов. Хроматографические методы разделения и обна- ружения применяются в лабораториях, имеющих соответствующее оборудование. Подготовка к анализу зависит от вида материала пробы и тре- буемой подробности исследования. При работе с определенным веществом проводят общие цветные реакции и после того, как этим путем будут получены некоторые данные о наличии опреде- ленного алкалоида, осуществляют специальные реакции обнаруже- ния данного алкалоида. Аналогично поступают при анализе проб воды и водных экстрактов, применяя групповые реагенты для осаждения. Помощь в оценке результатов предварительных определений ока- зывают сведения о температурах плавления алкалоидов (стр. 133) и результаты цветных реакций, проведенных с заведомо чистыми алкалоидами (см. табл. 5, стр. 136). Алкалоиды, обнаруживаемые в продуктах питания и фураже, приходится экстрагировать и после отделения мешающих определению примесей выделять. Затем при- меняют весьма распространенный в токсикологическом анализе способ Стаса — Отто. *Этот метод разделения алкалоидов на три группы зиждется на различной их основности. Материал пробы из- мельчают, суспендируют в спирте и после прибавления некоторого количества винной или небольшого количества серной кислоты ки- пятят 15 мин с обратным холодильником. Смесь после охлаждения фильтруют и фильтрат значительно упаривают на водяной бане. 132
При разбавлении фильтрата холодной водой выпадают жиры и смолы. Их отфильтровывают и вновь выпаривают фильтрат. Си- ропообразный остаток обрабатывают абсолютным спиртом, при этом выпадают неорганические соли, белки, пептоны и декстрины. После повторного фильтрования, испарения спирта и растворения остатка некоторым количеством воды получают раствор виннокис- лых или сернокислых алкалоидов. Затем в этом растворе проводят групповое разделение без вся- кой предварительной обработки попеременной экстракцией из кис- лой и щелочной среды. Первую группу составляют алкалоиды, экстрагирующиеся из слабокислого раствора. Их выделяют из по- лученного выше раствора или водных проб, смешанных с винной кислотой, встряхиванием сначала с эфиром, затем с хлорформом, содержащим 10% этанола. После испарения растворителя в остат- ке эфирного экстракта обнаруживают среди прочих алкалоидов пикротоксин, а в остатке хлороформного экстракта — колхицин и вератрин. Вторую группу составляют алкалоиды более основ- ного характера, которые только после обработки водного раствора едким натром можно извлечь эфиром. После испарения эфира в остатке среди прочих находят атропин, никотин, стрихнин, бруцин, аконитин, физостигмин, кониин и кокаин. Третью группу состав- ляют алкалоиды со свободными фенокси-группами, образующие с едким натром растворимые в воде феноляты, не экстрагируемые эфиром. Их можно извлечь хлороформом из первоначального под- кисленного водного раствора после подщелачивания его аммиа- ком до слабощелочной реакции. Разумеется, что при проведении этого группового разделения в различных экстрактах могут быть обнаружены (в зависимости от их основности или кислотности) и присутствующие в исследуе- мых образцах отравляющие вещества, такие, например, как азо- тистый иприт (третичное основание). Это обстоятельство следует принимать во внимание при работе с групповыми реагентами. 5.14.2. Методы обнаружения 5.14.2.1. Определение температуры плавления. При работе с ин- дивидуальным веществом имеется возможность идентифицировать вещество по температуре плавления, пользуясь микроаппаратом и микроскопом. Ниже приводятся температуры плавления некото- рых важнейших алкалоидов (в °C): Аконитин................................... 187—188 Атропин.................................... 115—116 Бруцин........................................ 178 Колхицин....................................... 155 Морфии.............. ...................... 230 (разл.) Пикротоксин Стрихнин . 200 265-266 Перед определением рекомендуется вещество очистить, что осуществляется его растворением в спирте, фильтрованием, 133
упариванием фильтрата до сиропообразной косистенции, растворе- нием остатка в воде, подщелачиванием едким натром и экстракцией хлороформом. После этого хлороформ испаряют и остаток исполь- зуют для определения температуры плавления. 5.14.2.2. Общие цветные реакции. Использование общих цветных реакций имеет смысл только для чистых алкалоидов. Для про- ведения цветной реакции несколько кристалликов испытуемого ве- щества смешивают в небольшой фарфоровой чашке или в углуб- лении капельной пластинки с несколькими каплями реагента. На- блюдают за течением и результатом цветной реакции и, используя данные табл. 5, делают выводы о том, какие алкалоиды могут дать вызванную окраску. Ниже приведены реагенты, наиболее часто применяемые для проведения общих цветных реакций на алкалоиды. 1. Серная кислота, концентрированная, ч. д. а. 2. Азотная кислота, концентрированная, ч. д. a. (d 1,40). 3. Реагент Фрёде — раствор 0,1 г молибдата натрия или 0,5 г молибдата аммония в 10 мл концентрированной H2SO4, получен- ный при умеренном нагревании; сохраняется на холоду в течение примерно 10 суток. 4. Реагент Манделина — раствор 0,1 г мелко растертого мета- ванадата аммония, не содержащего азотной и хромовой кислот, в 20 мл концентрированной H2SO4; сохраняется примерно в тече- ние 10 суток. 5. Реагент Эрдманна — смесь 20 .мл концентрированной H2SO4 с 10 каплями раствора концентрированной HNO3 (10 капель кислоты в 100 мл воды), применяют свежеприготовленным. Ре- агент дает с фенолом и его производными также цветные реак- ции. 6. Реагент Мекке — раствор 0,1 г селенистой кислоты в 20 мл концентрированной H2SO4; на холоду сохраняется примерно в те- чение 10 суток. 7. Реагент Марки — смесь 2 мл 30%-ного раствора формальде- гида со 100 мл концентрированной H2SO4; срок хранения — около недели. Для обнаружения следов алкалоида применяют 3 мл реа- гента. 8. Реагент Васицкого — раствор 2 г п-диметиламинобензальде- гида в 6 мл концентрированной H2SO4, к которому прибавлено 0,4 мл воды; сохраняется примерно в течение 1 суток. Для прове- дения реакции несколько кристаллов алкалоида на часовом стекле смешивают с каплей реагента и осторожно нагревают на асбесто- вой пластинке. 9. Реагент Витали — раствор Са(ОН)2 в абсолютном этаноле. Для проведения реакции несколько кристаллов алкалоида смеши- вают с несколькими каплями дымящей HNO3 и выпаривают на во- дяной бане досуха. Остаток после охлаждения смешивают с кап- лей реагента, после чего наблюдают появление характерного окра- шивания. 134
Окраски, получаемые при взаимодействии этих реагентов с раз- личными алкалоидами, приведены в табл. 5. 5.1 4.2.3. Реакции группового осаждения. Для их проведения к осаждающему реагенту по каплям прибавляют подкисленный рас- твор алкалоида и наблюдают образование и внешний вид осадка. Ниже приведены наиболее употребимые осаждающие реагенты и получаемые с их помощью осадки. 1. Реагент Майера — раствор 1,35 г хлорной ртути (II) в 100 мл 5%-ного раствора KI. Осаждение проводят из солянокислого или сернокислого раствора. Получаются аморфные или кристалличе- ские осадки. Не осаждаются колхицин и соланин. Осадки образуют атропин (белый, творожистый), берберин (желто-зеленый), бруцин (1:50ООО), кониин (аморфный), наркотин, никотин, морфин, физо- стигмин, стрихнин (1:15000), вератрин. 2. Реагент Драгендорфа — раствор 8 г азотнокислого висмутила (BiONO3) в 20 мл HNO3 (d 1,18) вливают в раствор 27 г KJ в 40 мл воды. Через 2—3 суток раствор сливают с выпавшего осадка KNO3 и доводят объем до 100 мл\ реагент хранят в коричневой склянке. № сернокислого раствора осаждаются следующие алка- лоиды: аконитин (хромово-желтый), атропин (порошкообразный красно-желтый, со временем канареечно-желтый), берберин (оранжево-красный), колхицин, морфин (желто-красный, посте- пенно растворяющийся при стоянии), наркотин,никотин (1 :40000), бруцин, физостигмин, стрихнин (светло-желтый, постепенно тем- неет), вератрин (светло-желтый, переходящий в канареечно- желтый). 3. Реагент Вагнера — раствор 5а иода в 100мл 10%-ного рас- твора KI. При осаждении из солянокислого раствора получаются светло- и темно-коричневые аморфные осадки. Осаждаются атропин, бруцин, колцихин, кониин, героин, наркотин, папаверин (по прошествии некоторого времени темно-красные иглы) и стрихнин. 4. Реагент Зонненшейна — раствор 10 г фосфорномолибденовой кислоты в 100 мл воды. Реагент осаждает из соляно-, азотно- или сернокислого растворов аморфные желтые до желто-коричневых осадки, которые по прошествии некоторого времени принимают синюю или зеленую окраску. Осаждаются следующие алкалои- ды— аконитин, бруцин, кониин (кристаллический осадок), колхи- цин, наркотин, никотин (из солянокислого раствора 1:40 000), фи- зостигмин, вератрин. 5. Реагент Шейблера — раствор 10 г фосфорновольфрамовой кислоты в 100 мл воды. Хлопьевидные, в большинстве случаев жел- тые осадки дают алкалоиды — берберин, кониин (кристалличе- ский), морфин, никотин (1:100000), стрихнин (1:200000). 6. Реагент Марме — раствор 2 г Cdl2 и 4 г KI в 12 мл воды. Белые, в большинстве случаев аморфные осадки дают берберин (желтый), бруцин, кониин (кристаллический), морфин, папаве- рин, физостигмин, вератрин. 135
136 Таблица 5. Окраски, образуемые алкалоидами с различными реагентами Алкалоид Концентри- рованная H2SO4 Концентри- рованная HNO3 d 1,4 Реагенты Фрёде Эрдманна Мекке Васицкого Витали Манделина на холоду при нагре- вании Аконитин Желтая — Желтая Снне- желтая — желтая — — — — Коричневая Атропин — — —- — Красно- фиолето- вая — красная Фиолето- вая — красная Красная — желтая Берберии Оливково- зеленая — желтая Красно- коричневая Коричнево- зеленая Оливково- зеленая — желто- коричневая —- — — — — Бруцин Кроваво- красная — желтая Малиново- красная — коричне- ватая — Желто- красная Лимони 0- желтая — — Красная — желтая Коннин — —* Бесцвет- ная — жел- товатая — — — — — — Колхнцнн Желтая Фиолето- вая — жел- тая Фиолето- вая — жел- тая Фиолето- вая — жел- тая Лимонно- желтая Желто- коричне- вая — — — Кураре Коричне- вая — красная Фиолетовая Фиолетовая Желтая
Дигиталин (D. verum) Дигитонин Желтая Красная — Красно- фиолетовая Дигитоксин Коричнево- красная — — — Морфин — Красио- желтая Фиолетово- красная — зеленая — Никотин — Желтова- тая—крас- ная — — Физостиг- мин Желтая — зеленая Желтая Слабо краснова- тая — желтая Слабо красно- ватая — желтая Пикроток- син Оранжево- красная — — — Скополамин — — Глубоко синяя — Соланин Коричневая, по краю красно- фиолетовая — Сине-фио- летовая — зелено- желтая — Стрихнин — Желтая — — Вератрин оо Желтая — оранжево- зеленая — карминово- красная, флуорес- цирующая Слабо- желтая Желтая — оранжево- вишнево- красная Желтая — оранжево- зеленая — красная — карминовая флуорес- ценция
— — — — — — — — — — — — — — — Синяя — Коричне- Светло- — Красная — сине- вая красная сине-фиоле- зеленая товая — — Красно- — — коричневая Коричне- Слабо Яалрнйя — Желто- ватая — красно- зелеиая желтая коричне- вая — — — — — — — — Красная — — — * — —. Оранжево- красная -— Красно- Оранжево- оранжевая красная — — Глубоко Красно- Желтая — зеленая — фиолето- вишнево- коричневая вая до красиая оранжевой
7. Золотохлористоводородная кислота — раствор 6—Юг хло- рида золота в 100 мл разбавленной НС1. Белые или золотисто-жел- тые, в большинстве случаев кристаллические осадки дают алкалои- ды — атропин (после перекристаллизации из соляной кислоты т. пл. 138°C), аконитин (аморфный), берберин (оранжево-красный), кол- хицин, кокаин (светло-желтый), физостигмин, папаверин (т. пл. 196°C), стрихнин (оранжевый), вератрин [после перекристалли- зации из спирта иглы т. пл. 182 °C (разл.)]. 8. Платинохлористоводородная кислота — раствор 10 г хлорида платины в 100 мл разбавленной НС1. При осаждении из соляно- кислых растворов почти все алкалоиды образуют светло-желтые до оранжевых кристаллические осадки, имеющие характерные темпе- ратуры плавления. Таблица 6. Осаждение алкалоидов групповыми реагентами Алкалоиды Реагенты Аконитин Апоморфин Атропин Хинин Кокаин Кофеин Кониин Колхицин Кураре Кодеин Бруцин Эметин Гиосциамин Гидрастин Берберин Морфин Наркотин Наркеин Никотин Папаверин Физостигмин Стрихнин Вератрин + + + + + 9. Пикриновая кислота — насыщенный на холоду водный рас- твор. В виде пикратов из сернокислых растворов осаждаются нар- 138
котин и вератрин (аморфные), бруцин (кристаллический, т. пл. 220°С), папаверин, стрихнин и никотин (т. пл. 218°С). Пикрат атропина выпадает из концентрированного раствора (т. пл. 175— 176 °C). 10. Пикролоновая кислота — раствор 2,64 г пикролоновой кис- лоты в 100 мл этанола. Большая часть алкалоидов образует жел- тые до красных кристаллические осадки. 11. Таннин — свежеприготовленный 5%-ный водный раствор тан- нина. Образует с алкалоидами аморфные, белые до желтоватых осадки. 12. Реагент Годффройя — раствор 5 г кремневольфрамовой кис- лоты в 100 мл воды. Некоторые алкалоиды дают осадки в очень разбавленных растворах, например атропин (1 : 15 000). В табл. 6 приведены результаты осаждения наиболее распро- страненных алкалоидов групповыми реагентами. 5.14.2.4. Характерные реакции обнаружения некоторых алкалои- дов. Этими реакциями пользуются после того, как при помощи групповых осаждающих реагентов или общих цветных реакций получены данные, свидетельствующие о наличии в пробе опреде- ленного алкалоида. Обнаружение аконитина. Смешивают в небольшой фарфоровой чашке не- сколько миллиграммов испытуемого вещества с 4 каплями 80%-ной H2SO4 и на- гревают 5 мин на водяной бане. После прибавления нескольких кристаллов резорцина нагревание продолжают. Появление красного окрашивания, дости- гающего максимума через 20 мин, указывает на присутствие аконитина; чув- ствительность реакции 0,1—0,5 мг. Обнаружение атропина. С реагентом Витали (стр. 134) сначала образуется фиолетовое окрашивание, переходящее затем в красное. Другие алкалоиды сразу вызывают красное окрашивание. Обнаружение колхицина. Растворяют около 10 мг испытуемого вещества в 2 мл разбавленной НС1 (1:1) и смешивают с 2 каплями 5%-ного раствора FeCh. В присутствии колхицина при нагревании на водяной бане образуется оливково- зеленое окрашивание, которое при охлаждении становится более интенсивным. Экстракт окрашенного соединения хлороформом окрашен в гранатово-красный цвет, при незначительных количествах колхицина — в оранжевый; чувствитель- ность реакции 2—5 мг. Обнаружение никотина. Смешивают 3 мл водного раствора испытуемого вещества с 0,1 мл 1%-ного раствора KCN и 0,5 мл 1%-ного раствора моно- хлорамина. Через 1 мин прибавляют 1 мл 1%-ного раствора барбитуровой кис- лоты. Никотиновые основания вызывают красное до красно-оранжевого окра- шивание раствора; чувствительность реакции 0,005 мг. Обнаружение пикротоксина. К нескольким миллиграммам испытуемого ве- щества прибавляют 1—2 капли концентрированной HNO3 и выпаривают на водяной бане досуха, затем остаток растворяют в 2—3 каплях H2SO4. Обра- зующееся при осторожном прибавлении нескольких капель 30%-ного рас- твора NaOH кирпично-красное окрашивание указывает на присутствие пикро- токсина. Обнаружение стрихнина. В небольшой фарфоровой чашке растворяют в 1 мл H2SO4 несколько кристаллов испытуемого вещества, прибавляют маленький кристалл К2СГ2О7 и осторожно покачивают чашку. При наличии стрихнина на- блюдаются в стекающей с бихромата калия серной кислоте фиолетовые до сине-фиолетовых полосы. При помощи этой реакции можно обнаружить до 0,001 мг стрихнина; азотная кислота или нитраты мешают определению. Акони- тин дает синее до сине-зеленого окрашивание. 139
5.15. ЖИВОТНЫЕ И БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ЯДЫ 5.15.1. Кантаридин Для обнаружения кантаридина используют его нерастворимость в разбавленных кислотах. При прибавлении серной кислоты к раствору испытуемого вещества в едком натре кантаридин выпа- дает в виде аморфного осадка по достижении кислой среды. Специальная реакция обнаружения кантаридина. Некоторое количество ис- пытуемого вещества растворяют в концентрированной H2SO4, часть раствора смешивают с несколькими кристаллами КаСгОч и нагревают. Зеленое окрашива- ние указывает на наличие кантаридина. К другой части раствора прибавляют кристалл селенистой кислоты; в присутствии кантаридина появляется пурпурно- красное окрашивание. 5.15.2. Токсин ботулизма В общем случае наличие бактериальных токсинов определяют биологическим испытанием на подопытных животных, чаще на бе- лых мышах. Контрольные опыты проводят на животных, которым одновременно делают соответствующую прививку. В случае токси- на ботулизма сыворотку крови пораженных лиц или раствор ток- сина впрыскивают в брюшную полость. Чувствительность этих био- логических проб очень высока 240. Так, в зависимости от типа ток- сина ботулизма при помощи белых мышей определяют его коли- чества от 0,0009 до 0,2 мкг. Недостатком этого метода является большая продолжительность испытания, обусловленная сроком от начала латентного периода до появления симптомов отравления, который для токсина ботулизма достигает нескольких суток. Установить в более короткое время присутствие и вид токсина можно при помощи агглютинационных проб, под которыми пони- мают наблюдаемую в пробирке реакцию (флокуляцию) между антигеном (токсином) и гомологическими антителами (вакциной). От 0,006 до 0,19 мкг токсина ботулизма типов А, В, С и Е могут быть определены в стекле по способу Кониковой241 при использо- вании специально модифицированной для этой цели пассивной гемагглютинационной пробы Биодена 242. Чувствительность спо- соба в значительной мере зависит от специфичности и качества вакцин, применяемых для сенсибилизации эритроцитов. При по- мощи гемагглютинационной пробы обнаруживают также токсоиды, так что чувствительность в случае токсина, содержащего токсоид, более высокая по сравнению с биологической пробой. Другим способом Ьбнаружения токсина ботулизма типа А в воде является определение фагоцитарного числа лейкоцитов крови человека 280. Он основан на том, что токсин в значительной мере угнетает фагоцитную функцию лейкоцитов, иными словами, их способность «пожирать» бактерии. В данном случае фагоцитное число является отношением числа бактерий, уничтоженных угне- тенными лейкоцитами, к числу бактерий, уничтожаемых неугне- тенными лейкоцитами. 140
5.16. ФИТОТОКСИЧЕСКИЕ ОВ Из большого числа возможных соединений особый интерес пред- ставляют хлорированные производные феноксиуксусной кислоты и динитро-о-крезол, применявшиеся американской армией в Южном Вьетнаме в качестве дефолиантов. 5.16.1. Хлорированные феноксиуксусные кислоты 2,4-дихлорфенокси- 2,4,5- трихлорфенокси- уксусная кислота, уксусная кислота 2,4-D 2,4,5-Т Из препаратов 2,4-D и 2,4,5-Т и аналогичных соединений при нагревании с концентрированной H2SO4 образуется формальдегид, который можно обнаружить чувствительными цветными реак- циями с различными нафтолсульфокислотами и таким образом установить присутствие этих фитотоксических соединений. Реак- ция формальдегида с хромотроповой кислотой (1,8-диоксинафта- лин-3,6-дисульфокислотой) в растворе концентрированной серной кислоты может быть представлена уравнением 236: 5.16.1.1. Обнаружение хлорфеноксиуксусных кислот. Отделение хлорированных феноксиуксусных кислот возможно предваритель- ной экстракцией бензолом. В фарфоровой чашке осторожно выпаривают досуха несколько миллилитров испытуемого вещества, к остатку добавляют 2 мл концентрированной H2SO4, несколько миллиграммов хромотроповой кислоты и нагревают примерно до 141
150 °C. Фиолетовое окрашивание указывает на образование формальдегида, а следовательно, на присутствие и хлорфеноксиуксусных кислот. Чувствитель- ность реакции 1 мкг. Аналогичную реакцию дает фторуксусная кислота (см. раздел 5.13.1.4). 5.16.1.2. Бумажная и тонкослойная хроматография. Разделение смесей гербицидов хорошо удается применением бумажной и тон- кослойной хроматографии (см. раздел 8.7.2). 5.16.1.3. Колориметрическое определение 237. При взаимодейст- вии формальдегида, выделяющегося при обработке испытуемого вещества концентрированной H2SO4, с 6-амино-1-нафтол-3-сульфо- кислотой (И-кислота) образуется окрашенное соединение хиноид- ной структуры. В маленькой колбе выпаривают досуха на водяной бане определенный объем экстракта испытуемого вещества. Остаток смешивают с 3 мл 0,3%-ного раствора И-кислоты в концентрированной H2SO4 и точно 5 мин нагревают на масляной бане до 165 °C. Смесь быстро охлаждают до комнатной температуры и переносят в мерную колбу емкостью 25 мл, содержащую 15 мл 20%-ной уксус- ной кислоты. Для переноса смеси и доливания мерной колбы до метки также пользуются уксусной кислотой. Появляющееся синее окрашивание фотометри- руют при 580 нм. Метод дает возможность определить от 10 до 100 мкг 2,4-D. Эфирные и бензольные экстракты из продуктов питания и растений целесооб- разно очистить пропусканием через колонку с окисью алюминия 238 или флори- силом 239. * 5.16.2. Динитро-о-крезол Интенсивно желтую окраску аниона этого соединения в бикарбо- натом растворе (Хмакс 440 нм) используют для его обнаружения и фотометрического определения. Для проведения определения экстракт, полученный извлечением вещества из растений или про- дуктов петролейным эфиром, подвергают обработке 0,1%-ным рас- твором NaHCOs и затем колориметрируют. 5.17. ПСИХОХИМИЧЕСКИЕ ОВ 5.17.1. Производные индола Интенсивные исследования в области физиологически активных веществ позволяют отнести производные индола к группе соеди- нений, представляющей большой интерес в биологическом отно- шении. Чрезвычайно малые дозы этих веществ, действующих как галлюциногены, среди которых, в частности, должны быть назва- ны производные лизергиновой кислоты и псилоцибин, а также ди- метилтриптамин, буфотенин и адренохром, вызывают необходи- мость в разработке чувствительных методов их обнаружения и определения. 5.17.1.1. Методы обнаружения. Цветные реакции, описанные для обнаружения алкалоидов спорыньи, могут быть использованы и для обнаружения представляющих военный интерес индольных соединений. 142
Реакция Келлера 307. Первоначально цветная проба на алка- лоиды спорыньи заключалась в растворении испытуемого вещества в ледяной уксусной кислоте, содержащей некоторое количество хлорного железа, и осторожном приливании концентрированной H2SO4, вследствие чего образовывались две фазы. При этом на гра- нице раздела фаз появлялось фиолетово-коричневое кольцо. Ридеру и Бёмеру 308 удалось установить, что решающую роль в механизме этой цветной реакции играла глиоксалевая кислота, содержащаяся в виде примеси в ледяной уксусной кислоте. Реагент Уксусная кислота, ледяная, содержащая 0,05% хлорного железа и 0,1% глиоксалевой кислоты. Испытуемое вещество растворяют в 1 мл реагента, к раствору осторожно приливают 1 мл опускающейся на дно концентрированной H2SO4 (не содержа- щей нитратов) и через 15 ч смесь встряхивают. Днэтиламид (+)-лизергиновой кислоты (LSD-25) и другие производные индола, в том числе псилоцибин, ди- метилтриптамин и буфатенин, обусловливают появление устойчивого синего окрашивания ЗО9. Эта реакция индикации отличается высокой селективностью для производных индола со свободным положением 2 в индольном кольце. Цветная реакция по Ван Урку — Смиту 310>311. Все алкалоиды спорыньи дают синее окрашивание с п-диметиламинобензальдеги- дом в растворе концентрированной H2SO4. Сравнение спектров по- глощения окрашенных в синий цвет растворов, образующихся как в цветной реакции Ван Урка—Смита с алкалоидами спорыньи, так и в реакции 0-индолилуксусной кислоты с п-диметиламинобензаль- дегидом, позволяют предположить существование окрашенной в синий цвет соли следующих- граничных структур 312: 143
Цветной эффект дают только те производные индола, у кото- рых положение 2 свободно и имеется алкильная группа в поло- жении 3. Состав реагента приведен ниже, при описании количест- венного определения. Для проявления LSD-25 на тонкослойных хроматограммах удобен несколько модифицированный реагент, приготовляемый растворением313 0,5 г п-диметил- аминобензальдегида в 5 мл 37%-ной НС1 и 95 мл этанола. При обрызгивании хроматограммы этим раствором в присутствии LSD-25 появляется сине-фиоле- товое окрашивание, достигающее максимума через 10 мин, чувствительность реакции составляет 0,05 мкг LSD-25. Обнаружение в УФ-свете. Все производные лизергиновой кис- лоты можно обнаружить в растворах и на хроматограммах по синей флуоресценции в УФ-свете. Характерный для этих соедине- ний спектр поглощения, имеющий слабый максимум при 316— 318 нм и минимум при 268 нм, не разрешает дифференцировать различные производные. 5.17.1.2. Количественное определение. Фотометрическое опреде- ление при помощи реагента Келлера. Для определения приме- няется реагент, модифицированный Ридером и Бёмером 314'315. Реагент Келлера — приготовленная при охлаждении смесь 40 мл 0,25%-ного водного раствора глиоксалевокислого натрия, 0,165 мл 2%-ного раствора FeCls • 6Н2О и 60 мл концентрированной H2SO4. В темной склянке реагент со- храняется 2 недели. К 0,5 мл водного раствора производного индола (1 —3 -10~4 Л4) прибавляют 3 мл реагента. После перемешивания реакционную смесь помещают на 3 мин в кипящую водяную баню, дают охладиться до комнатной температуры и из- меряют экстинкцию при 650 нм (для LSD-25) или при 540 нм (для псилоциби- на). Расчет ведут по калибровочной кривой. Фотометрическое определение по реакции Ван Урка — Смита. В этом определении используют реагент, стандартизованный Олл- портом и Кокингом316. Реагент — раствор 125 мл п-диметиламинобензальдегида в 100 мл 65 %-ной H2SO4 смешивают с 0,1 мл 5%-ного раствора FeCU- В темноте реагент сохра- няется в течение 2 недель. Смешивают 0,5 мл водного или спиртового раствора испытуемого производ- ного нндола с 2 мл реагента; реакционной смеси дают постоять точно 5 мин, добавляют 1 мл этанола и измеряют экстинкцию при 540 нм для LSD-2S и псилоцибина или в зависимости от положения максимума поглощения для алкалоидов спорыньи в пределах от 550 до 610 нм. Флуорометрическое определение LSD-25. Это высокочувстви- тельное определение следует проводить со специально приготов- ленной вытяжкой испытуемого вещества317. Пробу воды (20 мл) или водного экстракта после установления pH 8,5—9 экстрагируют тремя порциями хлороформа по 15 мл каждая. Объединенный хлороформный экстракт 5 мин встряхивают с 5 мл 0,01 н. НС1, отделяют вод- ный слой, подщелачивают разбавленным NaOH и вновь экстрагируют 10—15 мл хлороформа. Растворитель испаряют на водяной бане и растворяют остаток в метаноле. Этот раствор переносят на пластину со слоем силикагеля, на которой вещества, содержащиеся в растворе, разделяются на тонкослойной хромато- грамме. В качестве растворителя используют смесь трихлорэтана и метанола 144
(9: 1). Пятна LSD, которые можно обнаружить в УФ-свете по синей флуорес- ценции, вымывают водой. Для количественного флуориметрического измерения флуоресценцию возбуждают монохроматическим УФ-светом с длиной волны 325 нм, свечение флуоресценции измеряют при 445 нм. Линейная зависимость свечения флуроресценции от концентрации LSD находится в пределах 0,01— 0,1 мкг! мл. 5.17.2. Фениламиноалканы Из соединений этой группы особый интерес представляет весьма психотоксически активный 3,4,5-триметоксифенил-2-аминоэтан (мескалин). 5.17.2.1. Методы обнаружения. В основу реакций обнаружения мескалина положено его характерное отношение к некоторым ре- агентам на алкалоиды. С концентрированной H2SO4 он дает лимонно-желтое окрашивание, перехо- дящее при нагревании в фиолетовое. При осторожном прибавлении к раствору мескалина в H2SO4 смеси H2SO4—HNO3 появляется зеленое окрашивание, быстро переходящее в корич- нево-фиолетовое и затем в коричневое. С реагентом Марки (см. раздел 5.14.2.2) получается оранжевое окрашивание. С реагентом Витали (см. там же) мескалин дает фиолетовое, переходящее в коричневое окрашивание. При добавлении раствора пикриновой кислоты к спиртовому раствору ме- скалина выделяются желтые кристаллы пикрата, т. пл. 219—220 °C. Платинохлорнстоводородная кислота осаждает из водного раствора меска- лина светло-желтые иглы хлороплатината, т. пл. 187—188 °C (разл). Реагент Драгендорфа (см. раздел 5.14.2.3) осаждает мескалин в виде плот- ных розеток, реагент Майера дает белый аморфный осадок, реагенты Зоннен- шейна (фосфорномолибденовая кислота) и Шейблера (фосфорновольфрамовая кислота) дают аморфные, желтовато-белые осадки. Обнаружение мескалина по флуоресценций основано на кон- денсации его с формальдегидом, причем, очевидно, образуется главным образом 6,7,8-триметоксиизохинолин. Несколько капель раствора испытуемого вещества, который должен содер- жать примерно 0,01—10 мкг мескалина, наносят на хроматографическую бумагу. После высыхания бумагу обрызгивают 5%-ным раствором гликоля, pH которого доведен соляной кислотой до 3. Бумагу сушат при 80 °C и помещают в закрытый стеклянный сосуд, содержащий 20 г параформальдегида и 6 мл воды, и нагре- вают 3 ч при 80 °C. При последующем наблюдении в свете УФ-лампы мескалин обнаруживают по возникновению отчетливой флуоресценции. Для количественного определения флуоресцирующее соединение можно экстрагировать 0,1 н. раствором НС1 и измерять свечение флуоресценции при 515 нм. 5.18. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЯДЫ При исследовании зараженных продуктов питания, фуража и воды необходимо проверять, содержатся ли в этих объектах токсиче- ские неорганические соединения (катионы и анионы). Некоторые 145
из этих неорганических токсичных соединений образуются из ОВ при разложении их в материале пробы, например арсенит- и ар- сенат-ионы из мышьяксодержащих ОВ, свинец из тетраэтилсвин- ца, железо и никель из соответствующих карбонилов. Неорганиче- ские яды обнаруживают в водных вытяжках. Для полевых лабо- раторий особенно большое значение имеют капельные реакции, осуществляемые с помощью возможно более специфичных реаген- тов, что исключает необходимость предварительного разделения катионов или анионов. В.хорошо оборудованных специальных ла- бораторих, пользуясь различными способами разделения, такими, например, как распределительная и адсорбционная хроматогра- фия, метод зонной плавки, можно в какой-то степени преодолеть трудности, связанные с присутствием других веществ. Вполне ве- роятно, что какой-либо из двух последних способов станет доступ- ным в модифицированном виде и для полевых аналитических ла- бораторий. Такая перспектива, например, открывается в быстром развитии методов тонкослойной хроматографии (ср. раздел 8.7.2). Дальнейшее развитие пригодных для полевых лабораторий ме- тодов обнаружения должно идти в основном по пути использова- ния стабильных индикаторных бумаг, пропитанных соответствую- щими реагентами. Для того, чтобы локализовать продукты реакции в местах их образования и тем самым облегчить их обнаружение, следует применять преимущественно реагенты, трудно или совсем нерастворимые в воде. Совершенно очевидно, что при наличии до- статочно чувствительных реагентов и индикаторных бумаг в поле- вых лабораториях рекомендуется применять преимущественно ка- пельные реакции вследствие простоты и быстроты их выполнения. 5.18.1. Токсичные катионы 5.18.1.1. Групповое обнаружение токсичных катионов. Часть представляющих интерес катионов можно осадить в виде сульфи- дов. Чтобы не прибегать к малоприятной работе с сероводородом, пользуются так называемым «твердым сероводородом», т. е. соеди- нениями, которые в кислом растворе разлагаются с выделением сероводорода. Для этой цели пригодны, тиоацетамид 292, тиокарб- аминат аммония 287, этилдитиокарбаминат 288, тиомочевина 289, тио- форманилид290 и другие вещества291. К 5 мл испытуемого раствора, кислотность которого должна соответствовать кислотности 0,25—0,4 н. раствора НС1, прибавляют на кончике шпателя тио- ацетамид (20—30 мг) и нагревают 10 мин на кипящей водяной бане. Если оса- док не выпадает, то добавляют раствор аммиака до pH 5 и повторно нагревают 10 мин до образования осадка. Осадок может содержать следующие сульфиды: HgS, PbS, PbS2 (черные), CdS, As2S3, As2S3 (желтые) и Sb2S3, Sb2Ss (оран- жевые) . 5.18.1.2. Обнаружение бария. Реакция с родизонатом натрия2М. Это вещество с солями двухвалентных тяжелых металлов образует 146
окрашенные осадки по следующей реакции: На фильтровальную бумагу наносят вначале каплю нейтрального или сла- босолянокислого раствора испытуемого вещества и затем на то же место каплю 0,2%-него раствора родизоната натрия. Появление красно-коричневого окраши- вания указывает на присутствие бария; чувствительность реакции 2 мг[л. Так как свинец, серебро, кадмий, таллий и стронций образуют с родизонатом натрия аналогично окрашенные соединения, то об- наружение бария этим путем имеет смысл только в отсутствие названных катионов. Осаждение в виде сульфата 285'286. В отличие от сульфата свинца осаждаемый в присутствии перманганата калия сульфат бария столь прочно обволакивает перманганат, что на него не действуют восстановители. Смешивают 1 каплю испытуемого раствора с 3 каплями насыщенного на холоду раствора КМпСЦ и несколькими1 каплями разбавленной H2SO4. При до- бавлении перекиси водорода, щавелевой или сернистой кислот раствор обесцве- чивается, а выделяющийся фиолетовый осадок указывает на присутствие бария. Чувствительность реакции 100 мг!л. 5.18.1.3. Обнаружение бериллия. Реакция с хинализарином293. Соли бериллия образуют с хинализарином (1,2,5,8-тетраоксиантра- хиноном) хелатные соединения, окрашенные в сине-фиолетовый цвет, следующей предполагаемой структуры: Реагент Хинализарин — 0,05%-ный раствор в 2 н. растворе NH4OH. На капельную пластинку помещают 1 каплю раствора испытуемого вещества и 1 каплю свежеприготовленного раствора реагента. В присутствии незначитель- ных количеств бериллия появляется синее окрашивание, а при больших количе- ствах — выпадает синий осадок; чувствительность реакции 1 мг/л. Образующаяся в присутствии магния аналогичная окраска полностью обесцвечивается от при- бавления насыщенной бромной воды. Соли железа (III) следует маскировать прибавлением тартрата. 147
5.18.1.4. Обнаружение свинца. Соли свинца образуют с дити- зоном красное комплексное соединение /С6НГ ZNH—Nx S=C^ ,Pb/2 \N=NZ \c6Hs Так как многие другие катионы образуют с дитизоном аналогично окрашенные комплексные соли, то их следует маскировать добав- лением цианида и тартрата. Реагент Дитизон — раствор 1—2 мг дитизона в 100 мл четыреххлористого углерода. Цианистый калий — 0,05%-ный водный раствор. Сегнетова соль. В микропробирке смешивают 1 каплю нейтрального раствора испытуемого вещества последовательно с 1 каплей растворов KCN, 1 каплей кислого винно- кислого калия натрия (сегнетовой соли), затем с 1 каплей раствора дитизона и энергично встряхивают. В присутствии свинца окрашенный в зеленый цвет раствор реагента приобретает кирпично-красную окраску; чувствительность реак- ции 1—2 мг/л. Реакция с бихроматом калия. Из нейтрального или уксусно- кислого испытуемого раствора при прибавлении бихромата ще- лочного металла свинец выпадает в виде желтого РЬСгО4. 5.18.1.5. Обнаружение таллия в виде иодида таллия. Реагенты Йодистый калий — 10%-ный водный раствор. Тиосульфат натрия — 2%-иый водный раствор. Смешивают на часовом стекле 1 каплю слабокислого испытуемого раствора с 1 каплей раствора KI и 2 каплями раствора Na2S2O3. Образующийся желтый осадок иодида таллия(П), хорошо видимый на темном фоне, указывает на присутствие таллия; чувствительность реакции 10 мг/л. Ионы таллия(Ш) также осаждаются в виде иодида, но при этом происходит выделение иода. Ионы свинца и ртути(II) ме- шают осаждению ТП2. Этого можно избежать добавлением раство- ров Na2S2O3 и избыточного количества раствора KI- При этом об- разующийся по реакции РЫ2 превращается в растворимый комп- лексный анион, a Hgl2— в растворимую комплексную соль K^HgU 5.18.1.6. Обнаружение ртути. Реакция с дитизоном. Дитизон об- разует с солями Hg(II) внутрикомплексное соединение. Реагенты Дитизон — 0,01%-ный раствор в хлороформе. Комплексон III — 10%-ный водный раствор. В микропробирку помещают 1 каплю испытуемого раствора и добавляют 1 каплю раствора комплексона III, 1 каплю 0,5 н. раствора НС1 и 2 капли рас- твора дитизона. Реакционную смесь встряхивают, в присутствии ртути хлоро- формный слой приобретает желто-оранжевое окрашивание; чувствительность реакции 10 мг/л. 148
Реакция с алюминием. Весьма простое обнаружение ртути можно провести при помощи куска алюминиевой фольги, предвари- тельно обработанной NaOH. На промытую и высушенную фольгу наносят 1 каплю испытуемого раствора, которую через 5 мин удаляют кусочком фильтровальной бумаги. В присутствии ртути через несколько минут образуется белый снарост»; чувствительность реак- ции 2 мг/л. 5.18.1.7. Обнаружение кадмия по реакции с сульфидом натрия294. Осаждение желтого CdS можно считать специфичной реакцией при условии, что катионы, образующие аналогично окрашенные суль- фиды, будут связаны при помощи цианистого калия. Реагенты Цианистый калий — 20%-ный водный раствор. Сульфид натрия— 10%-ный водный раствор. В микропробирке смешивают 1 каплю испытуемого раствора с 1 каплей концентрированного раствора NH«OH и 1 каплей раствора цианистого калия. Полученный раствор должен быть прозрачным и бесцветным, в противном слу- чае следует добавить еще KCN. Наносят на фильтровальную бумагу 1 каплю полученного раствора и обрабатывают раствором Na2S. Желтое пятно или коль- цо указывают на присутствие кадмия; чувствительность реакции 100 мг/л. 5.18.1.8. Обнаружение сурьмы фосфорномолибденовой кисло- той 296. Соли трехвалентной сурьмы в кислом растворе восстанавли- вают фосфорномолибденовую кислоту до молибденовой сини. Реак- ция специфична в отсутствие солей двувалентного олова. При про- ведении реакции с солянокислым раствором сульфидов металлов олово, превращаясь в четыреххлористое, определению не мешает. Реагент Индикаторная бумага — пропитанная раствором фосфорномолибденовой кис- лоты и высушенная фильтровальная бумага. На индикаторную бумагу наносят 1 каплю солянокислого раствора испы- туемого вещества и некоторое время выдерживают ее в парах воды. Появляю- щееся через несколько минут синее окрашивание указывает на присутствие сурьмы; чувствительность реакции 1 мг/л. 5.18.2. Характерные реакции 5.18.2.1. Обнаружение фтор-иона. Способы обнаружения фтор- иона описаны в разделе 3.1. Очень простой по выполнению являет- ся проба на травление стекла 296. В пробирке растворяют несколько кристаллов К2СГ2О7 в 1—1,5 мл концен- трированной H2SO4. Покачиванием пробирки ее стенкн омывают хромовой смесью до тех пор, пока они полностью не обезжирятся и смесь не будет равно- мерно их смачивать. После этого в пробирку вносят несколько зернышек твер- дого испытуемого вещества или 1 каплю его раствора и нагревают. Прн повтор- ном покачивании пробирки присутствие фтора - обнаруживается пр неравномер- ному стеканию серной кислоты вследствие образования несмачиваемых зон. Этим способом можно обнаружить 0,5 мкг фтор-иоиа. 5.18.2.2. Обнаружение нитрит-иона. Для этого пользуются ре- агентом Грисса 297, описанным в разделе 5.9 для определения хлорпикрина. При его помощи можно обнаружить 0,01 мкг нитрита. 149
5.18.2.3. Обнаружение арсенит- и арсенат-ионов. В общем слу- чае арсенит- и арсенат-ионы обнаруживают пробой Гутцейта, опи- санной в способах индикации мышьяксодержащих ОВ. В кислой среде и арсениты и арсенаты восстанавливаются до мышьяковисто- го водорода, а при нагревании щелочного раствора этих анионов с металлическим алюминием восстанавливается до мышьяковистого водорода только арсенит-ион. При этом арсенаты, а также и соеди- нения сурьмы, которые в кислой среде при действии водорода в мо- мент выделения образуют SbH3, остаются неизменными. В том слу- чае, когда соединения мышьяка приходится определять в присут- ствии сурьмы, переводят арсенат-пон в кислой среде при помощи МаоБгОз в арсенит-ион, который затем восстанавливают в щелочной среде. В отсутствие других ионов, реагирующих с иодом, обесцве- чивание раствора иода или синего иод-крахмального раствора ха- рактерно для арсенит-иона. В уксуснокислом растворе арсенат-ион при взаимодействии с 1%-ным раствором AgNO3 дает красно-ко- ричневый осадок арсената серебра: AsO4“ + 3Ag+ —> Ag3AsO4 5.18.2.4. Обнаружение селенита. При нагревании или выпари- вании с концентрированной НС1 селеновая кислота и селениты ко- личественно восстанавливаются до селена. Способность селенитов каталитически ускорять восстановление метиленовой сини щелоч- ными сульфидами используют для чувствительного их обнаруже- ния 298. В углубление капельной пластинки помещают 1 каплю раствора испытуе- мого вещества, а в соседнее углубление— 1 каплю воды. Затем в каждое углуб- ление прибавляют по 1 капле 0,2 Л/ раствора Na2S и по 1 капле 0,01%-ного раствора метиленовой сини. Более быстрое обесцвечивание пробы с испытуемым веществом по сравнению с контрольной пробой указывает на присутствие селе- нита; чувствительность реакции 1 мг/л. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Представьте схему первой стадии реакции Шёнеманна, т. е. взаимодей- ствие фосфорорганического соединения с перекисью водорода в щелочной среде. 2. Какие амины употребляют для колориметрического осуществления реак- ции Шёнеманна? 3. В какой последовательности добавляют реагенты при проведении реак- ции Шёнеманна? 4. Чем объясняется влияние последовательности прибавления реагентов на чувствительность реакции Шёнеманна? 5. Какие флуоресцирующие продукты образуются при окислении индола? 6. Приведите известные вам реакции обнаружения фосфорорганических ОВ. 7. Какими способами идентифицируют фосфорсодержащие ОВ? 8. Какие возможности имеются для аналитической характеристики фосфор- органических соединений типа тетрама? 9. Поясните принцип гидролитического метода объемного определения фторангидридов эфиров метилфосфоновой кислоты и эфиров пирофосфоновой кислоты. 10. Объясните механизм цветной реакции иприта с щелочными растворами тимолфталеина. 150
11. Как реагирует серный иприт с некоторыми солями тяжелых металлов и, в частности, с хлоридом золота? 12. Какие производные серного иприта можно использовать для его иден- тификации? 13. Как обнаруживают присутствие 1,2-бис-(2-хлорэтилтио) -этана (сескви- ипрпта) в серном иприте? 14. Назовите реагенты, образующие с азотистым ипритом характерные осадки. 15. Какие ОВ образуют с 4-(n-нитробензил)-пиридином окрашенные про- дукты и каково общее уравнение этой цветной реакции? 16. Напишите уравнение реакции мышьяковистого водорода с бромидом ртути. 17. Какие продукты образуются в реакции мышьяксодержащих ОВ с серо- водородом? 18. Почему а-люизит обрабатывают раствором NaOH перед обнаружением его реагентом Илосвая? 19. Назовите специфические реакции обнаружения адамсита. 20. Какая реакция является специфической для циан-иона? 21. На чем основано образование синего окрашивания в реакции цианидов с солями меди(II) и бензидином? 22. Напишите общее уравнение реакции галогенцианов с пиридином и пер- вичными ароматическими аминами. 23. Какой реагент применим для обнаружения соединений с активной мети- леновой группой, к которым относятся такие ОВ, как хлорацетофенон и бром- бензилцианид? 24. Какое окрашенное соединение образуется в реакции фторацетатов с тпо- салипиловой кислотой и щелочью после прибавления феррицианида калия? 25. Как осуществляется групповое разделение алкалоидов? 26. Какие соединения называют «твердым сероводородом» и для чего они применяются? ЛИТЕР АТ УРА 1. Schonemann, Eine neue Reaktion fiir den Nachweis von labilen Nicht- metall-Halogen-Bindungen, P. B. 119887, U. S. Department of Commerce. (Результаты неопубликованных работ Военно-химических лабораторий гер- манского вермахта. Берлин, 1944). 2. L а г s s о n L., Acta Chem. Scand.. 12. 273 (1958). 3. Gehauf В. et al.. Anal. Chem., 29. 278 (1957). 4. E p s t e i n J. et al., J. Org. Chem., 21. 796 (1956). 5. Aksnes G., Acta Chem. Scand., 14. 2075 (1960). 6. March D. J.. Neale r., J. Appl. Chem., 8, 394 (1958). 7. A k s n e s G., Sandberg K-, Acta Chem. Scand., 11. 876 (1957'' 8. К о bl in A., Epstein J., Armed Forces Chem. J., 9/10, 24 (1957) 9. G e h a u f B., G о 1 d e n s о n J., Anal. Chem., 29, 276 (1957). 10. KondritzerA., Armed Forces Med. J., 7, 791 (1956). 11. Golden son J.. Anal. Chem., 29, 877 (1957). 12. Weber K., Arh. hig. rada I toksicol., 12, 169 (1961). 13. G г a n t G. A. et al., Canad. J. Chem., 35, 40 (1957). 14. S m i t h D. M. et al„ Canad. J. Chem., 35, 156 (1957). 15. G r a n t G. A. et al., Canad. J. Chem., 36, 242 (1958). 16. Matkovic J., Weber K-, Arh. hig. rada i toksicol., 15, 141 (1964). 17. W e b e r K. et al., Croat, chem. Acta, 28, 25 (1956). 18. Weber K. et al., Arh. hig rada i toksicol., 9, 325 (1958). 19. Weber K-, Matkovic J., Arh. hig. rada i toksicol., 15, 151 (1964). 20. Web er К., M a tko vic J., Arch. Toxiko]., 21, 38 (1965). 21. P г о p e r R., Rosenthal R. W., Chemist-Analyst, 45, 79 (1956). 22. Grant G. A., McEwen К. L.. Canad. J. Techn., 30, 66. 23. S a ville B., Analyst, 82; 269 (1957), 151
24. Freon P„ Ann. Chim., 11, 458 (1939). 25. E p s t e i n J., Anal. Chem., 19, 272 (1947). 26. Sass S. et al., Anal. Chem., 29, 1346 (1957). 27. Пат. США 2867509 (1959). 28. E p s t e i n J. et al., Anal. Chem., 27, 1435 (1955). 29. Kramer D. N., Gamson R. M., Anal. Chem., 29, 21A (1957). 30. Swidler R., Steinberg G. M., J. Am. Chem. Soc., 78, 3594 (1956) 31. Matousek J., Tomecek I., Analyse synthetischer Gifte, Berlin, 1965. 32. S t о 1 b e r g M. A. et al., J. Am. Chem. Soc., 77, 765 (1955). 33. Steinberg G. M., Bolger J., J. Org. Chem., 21, 660 (1956). 34. Marsh D. J., N e a 1 e E., Chem. a. Ind., 1956, 494. 35. S c h г e i b e r H., Arch. Toxikol., 16, 129 (1956). 36. Sperlich H., Dtsch. Apoth.-Ztg., 100, 774 (1960). 37. PuranenU. H., Suomen Kemistilehti, 37, 16 (1964). 38. He 1 rich K-, J. Assoc. Off. Agric. Chem., 43, 344 (1960). 39. A v e r e 11 P. R,, N о r r i s M. V., Anal. Chem., 20, 753 (1948). 40. Lausen H. H., Nature, 194, 1174 (1962). 41. P i 1 z W., Mikrochim. Acta, 1958, 383. 42. Volksen W., Dtsch. Apoth.-Ztg., 95, 865 (1955). 43. Kisser W., Ma ch ata G., Z. anal. Chem., 213, 349 (1965). 44. Pilz W., Z. anal. Chem., 164, 241 (1958). 45. E p s t e i n J. et al., J. Am. Chem. Soc., 78, 341 (1956). 46. R о s e n t h a 1 R. W. et al., J. Phys. Chem., 60, 1596 (1956). 47. Oksne S., Acta Chem. Scand., 13, 1814 (1959). 48. C h e г г у R. H. et al., Anal. Chem., 30, 1239 (1958). 49. В e a c h L. R., S a s s S., Anal. Chem., 33, 901 (1961). 50. S a s s S. et al., Anal. Chem., 32, 285 (I960). 51. Getz M. E., Watts R. R., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 47, 1094 (1964). 52. F о u r n i e r R. M., Chim. et ind., 76, 246 (1956). 53. Saville B„ Analyst, 83, 670 (1958). 54. Rheinboldt H., Ber., 60, 184 (1927). 55. E 11 m a n n G. L., Arch. Biochem. Biophys., 82, 70 (1959). 56. E 11 m a n n G. L., Biochem. Pharmakoi., 7, 88 (1961). 57. E 11 m a n n G. L., Arch. Biochem. Biophys., 74, 443 (1958). 58. Пат. США 3119668 (1959). 59. Grunert R. R., Phillips P. H., Arch. Biochem. Biophys., 30, 217 (1951). 60. F о 1 i n О., M a r e n z i A. L., J. Biol. Chem., 83, 103 (1929). 61. Ba sf ord R. E., Huennekens F. M., J. Am. Chem. Soc., 77, 3873 (1955). 62. A к e r f e 1 d S., Acta Chem. Scand., 17, 319 (1963). 63. A к e r f e 1 d S., L 6 v g r e n G., Anal. Biochem., 8, 223 (1964). 64. H a g 1 u n d H., L i n d g r e n I., Taianta, 12, 499 (1965). 65. H a r 1 e у - M a s о n J., J. Chem. Soc., 1952, 146. 66. G r i g n a r d V. et aL, Ann. Chim., 15, 5 (1921). 67. Marbot C., Dissertation. Universitat Basel, 1942. 68. Dre von B., J. Pharm. Chem., 9, 11 (1942). 69. S c h r 6 t e r G. A., Angew. Chem., 49, 164 (1936). 70. Obermiiller M., Angew. Chem., 49, 162 (1936). 71. Нем. пат. 712211 (1941). 72. Ma r q u e s R. J., Teresa J. P., Ion, 4, 7378 (1944). 73. К о bl i n A., Anal. Chem., 30, 430 (1958). . 74. Spica P., Gazz. chim. ital., 49, 299 (1919). 75. S t a i n s b у W. J., T а у 1 о r A., Analyst, 66, 44 (1941). 76. В u r u i a n a L., Z: anal. Chem., 109, 107 (1937). 77. Y s bl ic h M„ J. Am. Chem. Soc., 42, 266 (1920). 78. Me у e r - D 6 r m i n g H. H., Z. anal. Chem., 130, 232 (1950). 79. Poly a J. B., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 360 (1943). 80. J e 1 i n e к B., Bull. soc. chim. France, 4, 1813 (1937). 81. D e 1 g a J., J. Pharm. chim., 1, 5 (1940). 82. Нем. пат. 721094 (1942). 152
83. M a n n, Р о p e, J. Chem. Soc., 121, 1052 (1922). 84. Johnson J., J. Chem. Soc., 132, 1530 (1933). 85. G i b s о n, P о p e, J. Chem. Soc., 117, 271 (1920). 86. Steinkopf, Ber., 53, 1007 (1920). 87. T s c h u g a j e f f L., Fraenkel D., Compt. rend., 154, 33 (1912). 88. Lockwood H. G, Analyst, 66, 480 (1941). 89. SeaseJ.W. et al., Anal. Chem., 20, 431 (1948). 90. A 11 s о p p С. В., Analyst, 75, 281 (1950). 91. Rieman W, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 411 (1943). 92. N о r t h г о p J. H., Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 67, 15 (1948). 93. Sease J. W. et ah, Ind. Eng, Chem., Anal. Ed., 19, 197 (1947). 94. C h a m b e r 1 i n N. S., Glass J. R., J. Am. Waterworks Assoc., 35, 1065 (1943). 95. G r i f f i n A. E. C h a m b e г 1 i n N. S., J. Am. Waterworks Assoc., 35, 571 (1943). 96. Kinsey V. E., Grant W. M., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 794 (1946). 97. E 1 c h 1 e r H„ Oster. Chem.-Ztg., 40, 80 (1937). 98. H a n к e r J. S. et al., Anal. Chem., 29, 82 (1957). 99. Ma la testa P., Lorenzini A, Ric. sci., 28, 1874 (1958). 100. Leitch J. L, J. Franklin Inst., 239, 334 (1945). 101. Hollely W. F„ J. Chem. Soc., H7, 898 (1920). 102. Houf f H„ Schnetz R. D„ Anal. Chem., 25, 1258 (1953). 103. Bacq Z. M, Fischer P., Bull. soc. chim. biol., 28, 234 (1946). 104. Fischer P., Bull. soc. chim. biol., 28, 240 (1946). 105. F i s c h e r P., J. Pharm. Belg., 2, 225 (1947). . 106. Dre von B., Bull. soc. chim.. France, 1947, 330. 107. Dre von B., Bull. soc. chim. France, 1949, 327, 108. Graham R. P., Burke K. A., Canad. J. Research 24B, 280 (1946). 109. Mohler H., Hammerle W., Helv. chim. Acta, 23, 1211 (1940). 110. Trams E. G„ Anal. Chem., 30, 256 (1958). 111. J. Pharmac. Sci., 53, 1232 (1964). 112. Koenigs E. et al., Ber., 58B, 933 (1925). 113. E p s t e i n J. et al., Anal. Chem., 27, 1435 (1955). 114. Friedman О. M, Boger E., Anal. Chem., 33, 906 (1961). 115. S a w i с к i E. et al., Anal. Chem., 35, 1479 (1963). 116. К 1 a 11 O. et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 104, 629 (1960). 117. Truhaut R. et al., Clin. Chim. Acta, 8, 235 (1963). 118. Obrecht P. et al., Z. Krebsforsch., 66, 151 (1964). 119. Rauen H. M., Arzneimittel-Forschg., 14, 855 (1964). 120. Lamouroux A., LeDuigou Y., Mem. Poudres, 40, 377 (1958). 121. Golumb ic C. et al., J. Org. Chem., 11, 418, 536, 550 (1946). 122. A 11 e n E„ S e a m a n W„ Anal. Chem., 27, 540 (1955). 123. Mel left L. B, Woods L. A', Cancer. Res., 20, 518 (1960). 124. S a s s S. et al. Anal. Chem, 30, 529 (1958). 125. S i v a d j i a n J. S, Bull. soc. chim. France, 2, 623 (1935). 126. G u t z e i t M, Pharmaz. Ztg, 24, 263 (1879). 127. S a n g e г, В 1 a c k, J. Chem. Soc, 26, 1115 (1917). 128. Winkler L. W, Angew. Chem, 30, 114 (1917). 129. Nametkin S, Nekrassow W, Z. anal. Chem, 77, 285 (1929). 130. В о u g a u 11, J. Pharm. chim, 36, 193 (1907). 131. F г о g e r Ch, Compt. rend, 1939, 209. 132. Нем. пат. 742689 (1944). 133. Пат. США 2611748 (1952). 134. Нем. пат. 663907 (1938). 135. Peronnet М, Remy R. Н, J. Pharm. chim, 30, 353 (1939). 136. Dre von В, J. Pharm. chim, 1942, 54. 137. 11 о s v a у L, Ber, 32, 2697 (1899). 138. Пат. США 2689831 (1954). 139. M a s о n S. H, J. Am. Chem. Soc, 67, 2267 (1945). 153
140. Rasuwajew G. A., Malinowski W. S., Ber., 64, 120 (1931). 141. Delga J., J. Pharm. chim., 9, 73 (1940). 142. Va s t a gh G., Pharmaz. Zt. Dtsch., 81, 265, 277 (1940). 143. Watz in ger F., Z. Lebensmittel-Unters. u. Forsch., 95, 313 (1952). 144. de W о 1 f f C. J., Pharmac. Weekbl., 76, 1612 (1939). 145. Пат. США 2991302 (1961). 146. Fleury P., Bull. soc. chim. France, 27, 490, 699 (1920). 147. S i e v e r t s A., Z. Angew. Chem., 35, 17 (1922). 148. Rupp E., Arch. Pharm., 256, 194 (1918). 149. Robertson, J. Am. Chem. Soc., 43, 182 (1921). 150. E wins, J. Chem. Soc., 109, 1355 (1916). 151. R о ge r s, Canad. Chem., 3, 398 (1919). 152. Bruckner G., Parkany M., Magyar Kem. Fol., 68, 164 (1962). 153. Andriska V., Bruchner G., Magyar Kem. Fol., 67, 257 (1961), 154. Lewis, Perkins, J. Ind. Eng. Chem., 15, 290 (1923). 155. Fournier R. M., Mem. Poudres, 40, 385 (1958). 156. К 1 i n g A., S c h m u t z R., Compt. rend., 168, 773 (1919). 157. Moureu H. et al., Compt. rend., 228, 1954 (1949). 158. Anger V., Mikrochim. Acta, 3, 24 (1938). 159. Grummett W. B., McLean J. D., Anal. Chem., 37, 424 (1965). 160. Jahresber. der Chem.-Techn. Reichsanstalt, 5, 11 (1926). 161. M a t u s z а к M., J. Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 1934, 374. 162. R u s h C. A., D a n n e г С. E., Anal. Chem., 20, 644 (1948). 163. D e 1 e p i n e, Bull. Soc. Chim. France, 27, 288 (1920). 164. Lamouroux A., Mem. Poudres, 38, 383 (1956). 165. M e i s e 1 T., M a z о r L., Magyar Kem. Lapja, 17, 421 (1962). 166. Терентьев А. П. и др., жАх, 16, 743 (1961). 167. M a 1 a t e s t a P. et al., Ric. sci., 28, 1683 (1958). 168. R e i s s e г t A., Ber., 37, 831 (1904). 169. Studinger J., Mitt. Geb. Lebensmittelunters., 27, 8 (1936). 170. Cox H. E., Analyst, 64, 807 (1939). 171. Lamourous A., LeDuigon Y., Mem. Poudres, 40, 377 (1958). 172. I у e n g a r N. K., R a j u P. S., Sci. a. Cult., 26, 236 (1960). 173. Kretov et al., Z. allg. Chem., 63, 419 (1931). 174. Алексеевский E. В., ЖПХ, 8, 50 (1931). 175. Quillemard, Labat, Bull. Soc. Pharm., (1919). 176. Daecke H., К r a u 1 K., Z. anal. Chem., 178, 412 (1961). 177. Nekrassow W., Melnikow N. N., Ber., 62, 2991 (1929). 178. D e c k e r t W., Z. anal. Chem., 113, 183 (1938). 179. Некрасов В., Война н техника, 275, 32 (1926). 180. Engel, Z. ges. Sch.- u. Sprengst., 24, 451 (1926). 181. Дубинин M. M„ ЖПХ, 4, 1109 (1931). 182. Thompson, Black, Ind. Eng. Chem., 12, 1067 (1920). 183. F i e 1 d n e r, Ind. Eng. Chem., 11, 519 (1919). 184. Fournier R. M., Person M., Chim. analyt., 29, 155, 263 (1957), 185. F e i n s i 1 v e r L., О b e r s t F. W., Anal. Chem., 25, 820 (1953). 186. Morau H. et al., Arch. Malad. Prof., 11, 445 (1950). 187. As mu s E., К u c h e n b e c k e r‘ H., Z. anal. Chem., 213, 266 (1965). 188. J о a n i d N. et al., Farmacia, 11, 349 (1963). 189. В a r n e b e у O. L., J. Am. Chem. Soc., 36, 1092 (1914). 190. P e r t u s i C., G a s t a 1 d i G., Chem.-Ztg., 37, 609 (1913). 191. Янков С. П„ ЖАХ, 12, 759 (1957). 192. Пат. США 2534229 (1950). 193. Пат. США 2855289 (1958). 194. F е i g 1 F„ A n g е г V., Analyst, 91, 282 (1966). 195. R о z e n d a a 1 N. A., J. pharm. chim., 7, 20 (1919). 196. G u t z e i t G., Helv. chim. Acta, 12, 829 (1929). 197. Nicholson R. J., Analyst, 66, 189 (1941). 198. S t e i gm a n A., J. Soc. Chem. Ind., 61,'36 (1942). 199. S t e у n D о u w, J. S. afric. vet. med. Assoc., 10, 65 (1939), 154
200. Kubista Z., Korose ochrana materialu, 1, 26 (1957). 201. Feigl F., Feigl H. E, Anal. Chim. Acta, 3, 93 (1949). 202. Hanker J. S. et al., Anal. Chem., 30, 93 (1958). 203. F e i g 1 F., H e i s i g G. B., Anal. Chim. Acta, 3, 561 (1949). 204. Cullinane N. H„ Chard S. J., Analyst, 73, 95 (1948). 205. Weehuizen F., Pharmak. .Weekbl., 42, 271 (1905). 206. R о b b i e W. A., Arch. Riccham, 5, 49 (1944). 207. Пат. ФРГ 1105199 (1961). 208. Mush a S. et al., J. Chem. Soc. Japan, 80, 1285 (1959). 209. F e i g 1 F., С a 1 d a s A., Mikrochim. Acta, 1955, 992. 210. Пат. США 2753248 (1956). 211. Guilbaut G. G., Kramer D. N., Anal. Chem., 38, 834 (1966). 212. К 6 n i g W., J. prakt. Chem., 69, 105 (1904). 213. Федотов В. П„ ЖАХ, 11, 250 (1956). 214. Пат. США 2678260 (1954). 215. К г u s е J. М., Mellon М., Anal. Chem., 25, 446 (1953). 216. Jorgensen К-, Acta Chem. Scand., 9, 548 (1955). 217. Даниленко Г., Субенко В. Г., Фармак. ж., 15, 17 (1960). 218. В а г k L. S., Н i gs о n Н. G„ Taianta, 11, 471, 621 (1964). 219. Ma latest а Р„ Dubini М„ Ric. Sci., 27, 3649 (1957). 220. Aldridge W. N„ Analyst, 69, 252 (1944). 221. A 1 d г i d ge W. N., Analyst, 70, 474 (1945). 222. R u s s e 1 F. R., W i к i n s о n N. T., Analyst. 84, 751 (1959). 223. Zymny E., Prakt. Chem., 5, 256 (1954). 224. В a ke r M. O. et al., Anal. Chem., 27, 448 (1955). 225. P j e к a c z H., Mazur H., Roczn. Zakl. Hig., 12, 481 (1961). 226. T г u h a u t R. et al., Ann. Biol. Clin., 22, 901 (1964). 227. Saltzman В. E., Anal. Chem., 33, 1100 (1961). 228. H i g s о n H. G., В а г к L. S„ Analyst, 89, 338 (1964). 229. Mirsch E., Karsch U., Wasserwirtsch.-Wassertechn., 15, 207 (1965). 230. К r a t о c h v i 1 V., Coll. Czech. Chem. Comm., 25, 299 (1960). 231. S p ё v a к A. et al., Там же, 26, 887 (1961). 232. Asmus E., Garschhagen H., Z. anal. Chem., 138, 414 (1953). 233. Murty G. V., Viswanathan T. S., Anal. Chim. Acta, 25, 293 (1961). 234. Grigorescul., TobaGh., Rev. Chim., 15, 572 (1964). 235. Asmus E., Pa penfuse D., Z. anal. Chem., 185, 201 (1962). 236. Feigl F., Tflpfelanalyse. B. 2. Frankfurt a. M., T960. S. 333. 237. A1 у D. M„ F a u s t S. D„ Anal. Chem., 36, 2200 (1964). 238. Daond N. H., Luh B. S., Fruchtsaft. Ind., 7, 33 (1962). 239. Coakley J. E. et al., J. Agric. Chem., 12, 262 (1964). 240—241. Ко Нико в a P. E., Военно-медиц. ж., 2, 46 (1962). 242. В о у d e n S. V., J. Exper. Med., 92, 107 (1951). 243. Fei gl F., Z. anal. Chem., 74, 380 (1928). 244. Gad G., S c h 1 i c h t i n g H., Gesundheits-Ing., 76, 373 (1955). 245. Liebi g J. V., Ann., 77, 102 (1951). 246. Ryan J. A., Culshaw G. W., Analyst, 69, 370 (1944). 247. S a 1 к a A., Metal Finishing, 58, 59 (1960). 248. Archer E. E., Analyst, 83, 571 (1958). 249. W г о n s к i M., Chem. analyt., 5, 293 (1960). 250. Erdey L. et al., Taianta, 1, 377 (1958). 251. К г a 1 j i c J., Acta Pharm. Jugosl., 19, 37 (1960). 252. К r a 1 j i c J., Mate M., Croat, chem. Acta, 28, 249 (1956). 253. d e S о u s a A., Taianta, 8, 782 (1961). 254. W г о n s к i M., Analyst, 84, 668 (1959). 255. Tanaka Y„ Yamamoto S„ Jap. Analyst, 9, 8 (1960); C., 176, 440 (I960). 256. Hanker J. S. et al., Anal. Chem., 29, 879 (1957). 257. Hanker J. S. et al., Anal. Chem., 30, 93 (1958). 258. Guilbaut G. G., Kramer D. N., Anal. Chem., 37, 1395 (1965). ?59. Guilbaut G. G„ Kramar p. N„ Anal. Chem., 37, 918 (1965). 155
260. Ohlweiler О. A., Med it sc h J. O., Anal. Chem., 30, 450 (1958), 261. M e d i t s c h J. O., Engenh. Quim., 17, 15 (1964). 262. Berg R., Fridlander, 69, 9 (1926). 263. Файгль Ф. Капельный анализ органических веществ. Пер. с англ., под ред. В. И. Кузнецова.. М., Госхимиздат, 1962. 264. Owens Е. J., Punte С. L., Am. Ind. Hyg. Assoc. J., 24, 202 (1963). 265. Snyder L. J., Henderson S. R., Anal. Chem., 33, 1175 (1961). 266. К i e m s t e d t H., Z. angew. Chem., 1929, 1107. 267. Rompp H., Chemie-Lexikon. Stuttgart, 1952, S. 82. 268. S h e p h e r d M. et. al., Anal. Chem., 19, 77 (1947). 269. Hoover, Ind. Eng. Chem., 13, 770 (1921). 270. Paulin P., Bull. Soc. Chim. France, 1959, 1845. 271. П e p e г у д И. А., Б о й к и и а Б. С., Зав. лаб., 29, 674 (1963). 272. N i с 1 о и х М., Compt. rend., 126,746 (1898). 273. Gutier A., Compt. rend., 126, 293 (1898). 274. Froboese, Z. anal. Chem., 54, 1 (1915). 275. Англ. пат. 343724 (1930). 276. Frevert H. W., Francis E. H., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 226 (1934). 277. Фихтенгольц В. C„ Козлова H. П., Зав. лаб., 23, 917 (1957). 278. Беляков А. А., Зав. лаб., 26, 158 (1960). 279. Р i tet G., Arch. Malad. prof. Med., 21, 674 (1960). 280. Мин ер вин С. M„ Стояновский О. Ф., Ж. микробиол., 26, 13 (1964). 281. Pieters Н. A. J., Safety in . the Chemical Laboratory, London, 1951, P. 156. 282. M с C u 11 о u gh J. D. et aL, Anal. Chem., 19, 999 (1947). 283. Пат. СССР 135684 (1961). 284. Fe i g 1 F., Mikrochem., 2, 188 (1924). 285. Feigl F., Aufrecht W., Rec. trav. chim., 58, 1127 (1939). 286. Feigl F. Ttipfelanalyse. В. 1. Frankfurt a. M„ 1960. 287. Wiberg E., Bauer E., Angew. Chem., 64, 270 (1952). 288. Sen B. N., Anal. Chim. Acta, 24, 386 (1961). 289. Bauer R„ W e h 1 i n g J., Z. anal. Chem., 199, 171 (1963). 290. Antia M. B. et al., Analyst, 86, 202 (1961). 291. P о p p e г E. et al„ Z. anal. Chem., 184, 184 (1961). 292. F 1 a s c h k a H., Chemist-Analyst, 44, 2 (1955). 293. F i s c h e r H., Z. anal. Chem., 73, 54 (1928). 294. D a 1 e n E., de V r 1 e s G., Anal. Chim. Acta, 3, 567 (1949). 295. F e i g 1 F., N e u b e r F., Z. anal. Chem., 62, 382 (1923). 296. K0hnel-Ha gen S., Mikrochem., 15, 313 (1934). 297. Griess P., Ber., 12, 427 (1879). 298. Fei gl F„ West P. W., Anal. Chem., 19, 351 (1947). 299. S a 1 s b u г у J. M. et al., Anal. Chem., 23, 603 (1951). 300. Ramsey L. L., С 1 i f f о r d P. A., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 32, 788 (1949). 301. D i r s c h e r 1 A., Z a c h e r 1 M. K., Mikrochim. Acta, 1954, 340. 302. Hutchens J. C., Kass В. M., J. Biol. Chem., 177, 571 (1949). 303. Kruger D., Tschirch E., Ber., 62, 2776 (1929). 304. Ramsey L. L., Patterson W., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 34, 827 (1951). 305. Friedlander P., Ber., 39, 1060 (1908). 306. Mai use k J., Matousek J., Pracovni lekarstvl, 15, 245 (1963). 307. Keller С. C., Schweiz. Wschr. Chem. Pharm., 34, 65 (1896). 308. Rieder H. P., В 6 h m e r M., Experienta, 14, 463 (1958). 309. Hofmann A., Die Mutterkornalkaloide, Stuttgart, 1964, S. 115. 310. Van U r k H. W„ Pharm. WeekbL, 66, 473 (1929). 311. Smith M. J., U. S. Publ. Health Rep., 45, 1466 (1930). 312. PohmM., Arch. Pharm., 286, 509 (1953). 156
313. Genest К., Farmilo C. G., J. Pharmacy a. Pharmacology, 16, 250 (1964). 314. Rieder H. P., Bohmer M., Helv. Chim. Acta, 43, 638 (1960). 315. Helv. Chim. Acta, 42, 1793 (1959). 316. Allport N. L., Cocking T. T., Quart. J. Pharmac. Pharmacol., 5, 341 (1932). 317. Da 1 Corti vo L. A., Anal. Chem., 38, 1959 (1966). 318. Fresenius W., Schneider W., Z. anal. Chem., 203, 417 (1964). 319. Kroller E., Dtsch. Lebensmittel-Rdsch., 61, 115 (1965). 320. Epstein J., Demek M. M., Anal. Chem., 39, 1136 (1967). 321. F e i g 1 F. und Mitarb., Mikrochim. Acta, 1959, 47. 322. Lohs Kh., Donner R., Z. Chem., 6, 224 (1966). 323. Lohs Kh., D 6 p e 1 W„ Z. Chem., 7, 106 (1967).
6. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ 6.1. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В аналитической химии во все увеличивающемся числе начали при- менять ферменты в качестве реагентов. Это стало возможным благодаря успехам, достигнутым в иссле- дованиях механизма действия и структуры этих биокатализаторов. В настоящее время ферменты высокой степени чистоты поступают в распоряжение аналитиков во все возрастающем количестве и применяются для проведения реакций in vitro, используемых в ана- лизе. Преимущества аналитического применения ферментов заклю- чаются в их высокой функциональной специфичности и чувствитель- ности. Способность ферментов специфически взаимодействовать с отдельными веществами в различных смесях исключает, в боль- шинстве случаев, продолжительные операции предварительного раз- деления смесей и сокращает время анализа. Каталитическое дей- ствие ферментов и высокое число оборотов при разложении суб- страта позволяют достигать чувствительности, значительно прево- сходящей чувствительность обычных химических аналитических ме- тодов. Числом оборотов * •• называют число молекул субстрата, которое подвергает- ся превращению одной молекулой фермента за 1 мин при температуре О °C. Так, например, 1 молекула ацетилхолинэстеразы в течение 1 мин расщепляет 1,8 107 молекул ацетилхолина вместе с тем одна молекула ингибитора может вы- звать полное угнетение молекулы фермента. 'Все это позволяет сделать вывод о высокой чувствительности биохимических способов определения фосфорорга- нических ингибиторов. Биохимические методы находят применение для определения активности ферментов, для определения субстратов, для определе- ния ингибиторов ферментов. Особый интерес для аналитиков, исследующих ОВ, представ- ляют биохимические способы определения ингибиторов фермен- тов — веществ, угнетающих ферменты. * Согласно последним рекомендациям Международного Биохимического союза, вместо термина число оборотов введен термин молекулярная активность, обозначающий число молекул субстрата, подвергающихся превращению на од- ном активном центре фермента в 1 мин при 25 °C. — Прим. ред. •• Молекулярная активность ацетилхолинэстеразы эритроцитов человека равна 6- 105 молекул ацетилхолина на одном активном центре. — Прим. ред. 158
Таблица 7. Ингибирующее действие ОВ на ферменты (АХЭ — ацетилхолинэстераза, ХЭ — холинэстераза, см. стр. 160) Фермент Источник Ингибитор Ингибирую- щее дей- ствие р15о Субстрат АХЭ Из разных Органические До 10-11 Ацетилхо- ИСТОЧНИКОВ соединения лиихло- фосфора РИД ХЭ То же Органические Выше 9 Бутирилхо- соединения линиодид и фосфора Другие Химотрипсин (Р‘ и Бактерии ДФФ Около 5 — Y-) Протеиназа » ДФФ 4,5 — Липаза Молоко ДФФ 5,3 Пирофосфатаза Дрожжи ДФФ 3,0 — Липаза Поджелудоч- Параоксон 5,2 — ная железа Алиэстераза Печень ДФФ Около 6,5 — Эстераза Сыворотка Параоксон Около 8 — крови Дегидрогеназа Мозг ДФФ Около 4 Фосфатаза Почки ДФФ Около 3 —. Тромбин — Зарин, табун — — Химопапаин, ак- — ДФФ — —> тивированный CN Каталаза ) — Фосфороргани- — Н2О2 Уреаза \ ческие инсек- Мочевина Карбоксилаза J тициды Пировиио- градная кислота Пируватоксидаза Мозг Люизит — Сукциноксидаза — Люизит — — Пируватоксидаза — Сериый нприт — — Гексокиназа Дрожжи Серный иприт — — Креатинфосфоки- — Серный иприт — — наза Пепсин Свиной Серный иприт — Пирофосфатаза Почки Серный иприт — Холиноксидаза — Серный иприт 6 — Серумпептидаза — Сериый иприт — — Сукцинилдегид- — Сериый иприт — — рогеназа Липаза — Сериый иприт — — Ксантинокси- даза Гексокиназа Уреаза Раздражающие Пируватокси- вещества даза 159
6.2. ДЕЙСТВИЕ ОВ НА ФЕРМЕНТЫ Исследования физиологического действия ОВ показали, что в ряде случаев причиной их специфической физиологической активности является угнетение различных ферментных систем. Часть этих эф- фектов, протекающих in vivo (в живом организме), может быть воспроизведена в исследованиях in vitro (вне живого организма, дословно в стекле) и является основой высокочувствительных ме- тодов обнаружения и определения ингибиторов. В табл. 7 приве- дены некоторые данные, заимствованные из литературных источ- ников, об ингибирующем действии ОВ на ферменты (см. также раздел 6.3.1). 6.3. УГНЕТЕНИЕ ХОЛИНЭСТЕРАЗЫ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Следует различать ацетилхолинэстеразу АХЭ и холинэстеразу ХЭ. Ацетилхолинэстераза— специфическая или истинная холин- эстераза — содержится главным образом в эритроцитах (ЭХЭ), головном мозге, окончаниях нервных волокон; холинэстераза — не- специфическая, или псевдохолинэстераза, содержится в сыворотке крови (СХЭ). Действие этих ферментов характеризуют следующие показатели: оптимум pH — область концентрации водородных ио- нов, в которой соответствующий фермент обнаруживает наивысшую активность; изоэлектрическая точка (у амфотерных электролитов изоэлектрической точкой, представляющей специфическую кон- станту, является значение pH, при котором число положительно заряженных ионов равно числу отрицательно заряженных); угне- тение субстратом-, влияние на гидролиз. АХЭ представляет собой фермент высокой специфичности по отношению к субстрату и гидролизует в основном ацетилхолин; ХЭ — фермент, представляющий собой смесь различных эстераз, гидролизует наряду с ацетилхолином также и ряд других субстра- Таблица 8. Отличительные признаки ацетихолииэстеразы и холинэстеразы (по данным Аугустинсона) Характерные признаки АХЭ ХЭ Оптимум pH 7,5-8,0 8,2-8,5 Изоэлектрическая точка 4,65-4,70 4,36 Устойчивость к смещению pH Меньше Больше Угнетение избытком субстрата + — Вызывает гидролиз трибутирина — + ацетилхолина + + ацетилф-метилхолнна + —— бензоилхолина — + 160
тов, кроме приведенных в табл. 8, в частности бутирилхолин, бути- рилтиохолин и некоторые хромогенные субстраты. Характерным для АХЭ является то, что наивысшая активность этого фермента проявляется только при определенной оптимальной концентрации субстрата (10-3 моль/л ацетилхолина); более высокие концентра- ции субстрата ее ингибируют. В сыворотке крови была обнаружена другая специфическая хо- линэстераза, отличающаяся от находящейся в эритроцитах АХЭ наряду с другим также и тем, что ее наивысшая активность про- является при иной концентрации субстрата’. Основная функция АХЭ, как это установлено, заключается в быстром снижении кон- центрации ацетилхолина, образовавшегося при передаче нервного импульса; физиологическая функция ХЭ еще полностью не выясне- на. При отравлении фосфорорганическими соединениями может происходить снижение активности ХЭ, которое, однако, не находит- ся в определенной связи с тяжестью клинических симптомов по- ражения. Так, снижение активности ХЭ на 85% от начальной было установлено при отсутствии симптомов поражения. С другой сто- роны, при ингаляционном отравлении появление тяжелых призна- ков поражения наступало без заметного изменения активности фер- мента 2. Однако, в общем, определение активности ХЭ в сыворотке крови дает хорошую возможность диагностировать отравления фосфорорганическими веществами для профилактических или те- рапевтических целей. Угнетение активности фермента на 40% мо- жет служить признаком начала поражения, естественно, если иск- лючены другие факторы, снижающие его активность, такие, как анемия, гепатит, или разные другие инфекционные заболевания. Другим, более надежным, однако мене чувствительным, пока- зателем отравления фосфорорганическими веществами является определение активности АХЭ. Меньшая чувствительность делает его менее пригодным для профилактического обследования лиц, работающих с фосфорорганическими соединениями. К этому сле- дует добавить, что измерить активность ХЭ проще, так как имеется больший выбор субстратов. Осуществляемый при помощи фермента гидролиз субстрата мо- жет быть описан уравнением Михаэлиса — Ментена: Ki Кг Кз к< Е + S ——► ES ► Е' + Р, -----► ЕРа ----> Е + Р2 где ES — промежуточный комплекс фермента и субстрата. Для наглядного объяснения этой реакции может быть исполь- зована упрощенная схема ориентирования молекулы ацетилхолина на поверхности АХЭ. На внешней поверхности молекул фермента, сложная белковая структура которого детально еще не изучена, на- ходится активный центр, содержащий отрицательно заряженный анионный участок и эстеразный участок. Считается, что анионный участок представляет собой карбок- сильную группу, а в эстеразном участке координированно высту- 6 Зак. 677 161
пают атом азота имидазольного цикла и гидроксильные группы се- рина и тирозина. Во всяком случае при омылении ингибирован- ной ХЭ обнаружен серин 3, происхождение которого может быть объяснено гипотезой о трансфосфорилировании. Приводим схему ориентирования ацетилхолина на поверхности фермента: Н3С I сн2 о "'"СН2 /9=9 н3с :_сн3 н3с ; : — О--------------— N—Н Следующей стадией является образование на эстеразном участ- ке ацетилированного фермента Е', что сопровождается отщепле- нием холина Pi. Ацетилированный фермент очень быстро гидроли- зуется водой с образованием уксусной кислоты Р2 и исходного фермента Е. Аналогично действуют на фермент органические соединения фос- фора с той лишь разницей, что промежуточно образовавшийся комплекс фермент-ингибитор EI после отщепления ацильного остат- ка превращается в весьма устойчивый фосфорилированный фер- мент Е', исключительно медленно гидролизующийся в условиях ор- ганизма: Ki Kt Кз Kt E + I > EI -------> E' 4-Pj ----> EP2 ---> E + P2 k-i Отщепляемый в результате реакции фосфорилирования (К2) продукт Pi различен и зависит от структуры фосфорорганического соединения. Так, например, в случае фосфорилирования фермента зарином образуется HF: н3с сн3 н3с | 9 --Q------------—N —Н + HF То же происходит в случае фосфорилирования зоманом и фтор- фосфорилхолином. Табун при взаимодействии с ферментом отщеп- ляет HCN, а фосфорилтиохолин — тиохолин. Скорость реакции с ферментом и устойчивость продуктов фос- форилирования, определяющая обратимость токсического воздей- ствия, в значительной степени зависят от структуры исходного фос- форорганического соединения. Наиболее сильные из известных до настоящего времени ингибиторов холинэстеразы — фосфорилхоли- новые и фосфорилтиохолиновые производные связываются как с эстеразным, так и с анионным участками активного центра, как это 162
схематично показано на примере ингибирования фермента метил- фторфосфорилхолином: н,с СН, /Р=с н3с ;^сн3 Н3с I I -----О------------N— Н---- Структурное соответствие ингибитора и субстрата становится ясным из рассмотрения первой и третьей схем. Для названных ра- нее фосфорорганических соединений становится также понятной и связь между структурой и ингибирующим действием. Диизопроп- оксифосфорилтиохолин по сравнению с диэтоксифосфорилтиохоли- ном является более слабым ингибитором АХЭ. Так как расстояние между анионным и эстеразным участками активного центра у АХЭ равняется 4 50 нм, то слабое ингибирующее действие первого соеди- нения легко объясняется пространственными затруднениями, вызы- ваемыми наличием изопропоксигруппы. Взаимная «подгонка», су- ществующая между молекулами субстрата и ингибитора, с одной стороны, и фермента, с другой (см. табл. 7), проявляется, очевид- но, в специфичности действия последнего на субстрат, что может быть проиллюстрировано следующими примерами селективного ингибирования. Так, метилэтоксифосфорилтиохолин является селек- тивным ингибитором АХЭ, в то время как диэтоксифосфорилтио- хоЛин более сильно ингибирует ХЭ5. Фосфорорганические соедине- ния являются конкурирующими ингибиторами и, аналогично суб- страту, находятся во взаимодействии по меньшей мере с одним из одинаковых участков фермента. Из этого следует, что в присутствии субстрата с увеличением его концентрации скорость реакции инги- битора с ферментом уменьшается. Следовательно, при определении ингибитора вначале необходимо фермент инкубировать с ингиби- тором, и после этого ввести субстрат для определения остаточной активности фермента. Следующим, также важным для аналитиче- ских методов обстоятельством является различная скорость взаимо- действия фосфорорганических соединений с ферментом, что следует учитывать при установлении продолжительности инкубации. Метил- фторфосфорилхолины весьма быстро реагируют с ферментом, ме- тилалкоксифтор (или циан-)фосфонаты (зарин, зоман)—несколь- ко медленнее, а фосфорилтиохолиновые соединения еще более мед- ленно. Установлена зависимость между гидролитической стабиль- ностью соединений и константой скорости бимолекулярной реак- ции ингибирования холинэстеразы (Кг). Характер распределения электронной плотности на центральном и других атомах (F, S, О) молекулы фосфорорганических соединений оказывает определенное влияние на их реакционную способность по отношению к нуклео- фильным реагентам как при гидролизе, так и при взаимодействии с ферментом, б* 163
6.3.1. Определение ингибирующего действия Мерой ингибирующего действия является концентрация ингибитора, при которой фермент в определенных условиях угнетается на 50%. Эту концентрацию обозначают I50, часто ее приводят в форме от- рицательного логарифма plgo: plso = — 1g I50 Рис. 7. Кривые для определения5 plso- 1 — угнетение АХЭ метнлфторфосфорилтио- холином; 2—угнетение АХЭ метилэтокси- фосфорилхолином; 3 — угнетение ХЭ метил- фторфосфорилхолнном; 4—угнетение ХЭ метилэтоксифосфор илхолииом- ным логарифмом концентрации plso представляет собой константу, характерную для данного ингибитора (см. табл. 9, стр. 165). Значения констант можно сравнивать только в том случае, если они устанавливались в точно соблюдаемых условиях, т. е. при опре- деленной температуре, pH, про- должительности инкубации и ре- акции, концентрации фермента и субстрата. Так, например, в элек- трометрическом методе6 фермент инкубируют 30 мин при 25°C, исходное значение pH 8,0; реак- цию с ацетилхолином проводят в течение 60 мин при концентрации последнего 7,3-10~3 моль/л. Для определения значения I50 изме- ряют активность ингибитора при различных его концентрациях. По полученным результатам строят график, в котором процент угне- тения (отношение ингибированно- го фермента к неингибированно- му) сопоставляют с отрицатель- ингибитора. Пример такой обра- ботки опытных данных представлен на рис. 7. Истинное значение plso искажается побочными реакциями, протекающими в зависимо- сти от свойств ингибитора и фермента, а также условий опыта. Та- кими побочными реакциями, конкурирующими с ингибированием фермента, являются спонтанный гидролиз субстрата, гидролиз инги- битора, вызываемый содержащимися в ферменте фосфорилфосфа- тазами, адсорбция на стенках стеклянного сосуда при работе с очень разбавленными растворами, реакция с другими активными группами присутствующих белков. Кроме того, в случае слабого ингибитора одновременно протекают и угнетение, и реактивация фермента. Некоторые авторы считают, что для бимолекулярной реакции между ингибитором и ферментом ЕН4-РХ —► ЕР + НХ более специфична константа скорости К.2, особенно для медленно реагирующих ингибиторов, так как она больше зависит от свойств вещества. Однако значения I50 или plso можно рассматривать как более четкую характеристику токсичности ингибиторов. 164
В табл. 9 приведены константы скорости и plso некоторых реак- ций. Таблица 9. р153 и константы скорости Кг реакций ингибирования ХЭ и щелочного гидролиза (В скобках для сравнении приведено р150 АХЭ) Ингибитор plso Ха при 25 °C, л моль 1 «сек 1 ингибирования ХЭ гидролиза Зарин 8,4 (8,8) 7- 103 * 26 Табун -(8 4) — 7,5 ДФФ 7,8(6,1) — 0,83 ТЭПФ 8,3 (7,5) — 2,6 Паратион (тнофос) 4,6 (7,7) — 2,5 (при 37 °C) Метилфторфосфорилхолии 8,4(10,0) — 935 Метил фторфосфорилгомохолин 8,4(11,0) 1,9- 105* 305 Диэтоксифосфорилтиохолии 8,9 (8,4) 2- 10* 0,7 Метилэтоксифосфорилтиохолин 7,9 (9,1) 2- 103 0,2 Изосистокс - (6.0) — 0,81 * При концентрации субстрата 1,87.10~г моль/л. Как видно из табл. 9, медленно реагирующие с ферментом фос- форилтиохолины имеют почти такую же высокую токсичность, что и весьма быстро реагирующие метилфторфосфорилхолины. 6.3.2. Определение активности холинэстеразы Можно определять активность АХЭ ’или ХЭ. Для определения активности АХЭ в большинстве случаев подвергают гемолизу эри- троциты; ХЭ определяют в сыворотке крови. При использовании цельной крови можно путем выбора специфического субстрата (ацетил-р-метилхолина для АХЭ и бутирилхолина для ХЭ) или применяя определенные концентрации субстрата достигнуть диф- ференцирования ферментов. Последний из указанных способов основан на уже описанном ингибировании АХЭ более высокими концентрациями субстрата. Так, при концентрации ацетилхолина 10‘3М определяется преимущественно АХЭ, при концентрации же Ю-1 М — ХЭ, однако в каждом случае в определенной степени (примерно на Vs) проявляет активность и другой фермент. Опре- деление активности осуществляют либо по установлению скорости ферментативного расщепления субстрата (кинетический метод) или путем определения конечных продуктов и не вступившего в реак- цию субстрата. В зависимости от метода активность фермента определяют по разным критериям. В классическом манометрическом способе ме- рой активности фермента является количество выделяющейся дву- окиси углерода. 165
Рис. 8 Аппарат Варбурга (изго- товитель — стекольный завод - Штютцербах): / — стеклянный резервуар; термо стат; 3 — манометр; 4 — регулятор ча- стоты встряхивания. Аммон12 ввел холинэстеразную единицу, которая обозначает количество фермента, требующееся для расщепления 10 6 М аце- тилхолина в течение 1 ч при 37 °C и pH 7,4. Такое же количество ацетилхолина требуется для выделения 10-6 М двуокиси углерода (22,4 мм3). Для оценки активности фермента в крови контролируемого, лица важно знать нормальную активность фермента и возможные ее от- клонения от нормы. При работе с 0,05 мл сыворотки крови и соблюде- нии условий манометрического ме- тода нормальные значения активно- сти равны 7—10 холинэстеразным единицам12. В колориметрическом методе, в котором \w_- прореагировавший ацетилхолин 13, в качестве стандартной холинэстераз- ной единицы принято число микро- молей ацетилхолина, которое гидро- лизуется 1 мл сыворотки за 1 ч при 37 °C. Эта холинэстеразная единица в 20 раз больше единицы, принятой Аммоном. Нормальной считается ак- тивность, равная 130—310 таким единицам. В электрометрическом методе активность холинэстеразы опреде- ляют по снижению pH через 60 мин после начала реакции и. При этом нормальным значением активности фермента считается изменение ДрН в течение 1 ч от 0,70 до 1,05 при ра- боте с 0,2мл сыворотки при 25 °C. Для определения активности хо- линэстеразы разработано много спо- собов. Надежные результаты дают методы, основанные на определении количества образующегося продукта, в которых соблюдается ли- нейная зависимость между активностью фермента и количеством образующегося продукта. Несмотря на то, что манометрический ме- тод довольно сложен в выполнении, он в этом отношении (соблюде- ние линейной зависимости) еще не превзойден. Более простыми являются потенциометрические методы, которые дают весьма точ- ные результаты, особенно при использовании автотитратора, авто, матически поддерживающего постоянный pH, вследствие чего исключается влияние pH на активность фермента. Ниже приведен (см. также табл. 10) обзор различных способов определения актив- ности фермента. Подробно описаны манометрический и потенцио- метрический способы как наиболее пригодные. 166
Таблица 10. Обзор методов определения активности холинэстеразы сыворотки7 Субстрат Продолжи- тельность инкубации, мин Нормальная активность, мкмоль/мл Ссылка на литературу Манометрические методы Трибутирин 60 60—150 9 Ацетилхолин 10 30(лкл СО2/0,2 мл) 8 Ацетилхолин 60 90-240 9 Ацетилхолин 60 140—200 [Н, 12] Электрометрические методы Ацетилхолин | 60 | 0,703 (ДрН/0,02 мл) | [10] Титриметричес к ие методы Трибутирин 10 10-12 88] Трибутирин 60 100-200 89 Трибутирин 60 75 90 Ацетилхолин 10 40-80 91 Ацетилхолин 10 30-40 88 Колориметрические методы Нитрофеиилпропионат 20 1,5-10,5 [83 Нитрофенилпропионат 60 1,5-4 90 Ацетилсалициловая кислота 60 21 92 Прокаин 30 100 93 Фенилбензоат 60 14-41 94 Феиилбензоат 60 1,6-3,0 95 а-Нафтил ацетат 60 3,5—6,5 (мг/мл) 87 а-Нафтилбутират 60 90—250 [7 а-Нафтилаурат 306 0,03—0,08 (мг/0,2 мл) 96 Карбонафтоксихолин 60 L8—4,6 (мг/мл) 87 Ацетилхолин 60 1W—280 13 I. Определение кислоты, образующейся при разложении карбоксилхолина. Манометрические мето- ды 15-17. Эти методы основаны на измерении объема СОг, вы- деляющейся при действии на бикарбонатный буфер уксусной кис- лоты, которая образуется в результате гидролиза ацетилхолина. Определение проводят в аппарате Варбурга (рис. 8). Предложены новые колбы Варбурга, особенно удобные для измерения угнетения ХЭ27. Титриметрические методы. Выделяющуюся кислоту титруют в присутствии соответствующего индикатора (бромтимоловый синий, феноловый красный) или проводят в pH-метре потенциометриче- ское титрование едким натром 18’28-32 с интервалами в 5 мин в тече- ние 1 ч до достижения неизменяющегося pH. 167
Весьма удобно также титрование при помощи автотитратора, автоматически поддерживающего pH, в результате чего активность фермента во времени не меняется IS~21. Электрометрические методы (измерение ЛрН)22 ~26-29. В этих методах изменение pH, вызываемое выделяющейся кислотой, изме- ряется по истечении определенного времени pH-метром. При этом используется специально разработанный Михелем 22 буфер с исход- ным pH 8,0, буферные свойства которого обеспечивают линейную зависимость между активностью фермента и изменением pH. Дру- гим преимуществом метода является возможность параллельно проводить измерения в нескольких пробах 30 31. По полученным значениям ДрН можно определить число микромолей разложив- шегося ацетилхолина. Для этого прибавляют стандартный раствор кислоты к смеси буфер — фермент и измеряют уменьшение значения pH при определенных количествах кислоты. Используя эти величи- ны, строят калибровочную кривую, по которой устанавливают ко- личество разложившегося субстрата. Колориметрические методы с pH-индикатором. Пробу, содер- жащую фермент, смешивают с субстратом и соответствующим индикатором и определяют время, в течение которого окраска пробы становится одинаковой с окраской эталона. Значение pH, устанав- ливаемое прибавлением соответствующих количеств стандартного раствора кислоты, целесообразно выбирать в границах наиболее заметного изменения окраски индикатора, например, в случае бромтимолозого синего при pH 7—7,2. Другими удобными индика- торами являются феноловый красный36 и л-интрофенол Д Окраски сравнивают визуально33 либо фотометрически и отмечают время выравнивания окрасок пробы и эталона. Методы с использованием субстрат-индикатооной бумаги3S. Эти методы, являющиеся модификацией колориметрического мето- да, основаны на использовании индикаторной бумаги и применяют- ся для быстрого клинического определения АХЭ и ХЭ 39~ Рекомендуется использовать индикаторные бумаги, выпускаемые под тор- говым названием «ахолест» 42 и «биофан С» 43, при изготовлении которых в ка- честве субстрата выбран ацетилхолин, а в качестве индикатора — бромтимоло- вый синий. Более быстрым и специфичным для определения ХЭ является метод с использованием индикаторной бумаги, описанной Матоу- шеком и Церманом 44, при изготвлении которой в качестве субстра- та применяется бутирилхолин. После инкубации этой бумаги с кап- лей сыворотки (0,05 мл) измеряют время выравнивания окраски испытуемого вещества с окраской эталона (pH 6,47). II. Определение нераз ложившегося ацетилхо- л и н а. Через 30—60 мин взаимодействия фермента с субстратом прибавляют щелочной раствор солянокислого гидроксиламина для превращения избыточного ацетилхолина в ацетгидроксамовую кис- лоту, которая при pH 1,0 —1,4 образует с хлорным железом крас- 168
но-коричневое внутрикомплексное соединение, максимум поглоще- ния которого лежит при 520 нм-. О (CH3)3N—СН2—СН2—О—С—СН3 + NaOH + NH2OH —► О II —>• [(CH3)3N—СН2—СН2ОН] (ОН]’ + Na + СН3—С—NHOH + Н2О О 3+ / \ СНз—+73Fe3+ СН3—С' 'Fe/З + Н+ \nhoh \n-oz н Применяемый весьма часто метод, разработанный Хестриным 45 и выполняемый, в частности, по методике, описанной Пилцем 46-48, дает весьма надежные результаты 49-53. Неразложившийся ацетилхолин можно также определить по реакции Шёнеманна54 (см. раздел 5.1). III. О п р е д е л е н и е продуктов разложения или и е- разл о ж и вшихся карбокситиохолинов 60’ 122’ 123. Карб- окситиохолины расщепляются быстрее, чем карбоксихолины. Они находят широкое применение для определения угнетающего дей- ствия фосфорорганических соединений на субстраты еще и из-за того, что имеется много способов определения тиохолина — про- дукта расщепления карбокситиохолинов. В простейшем методе определяют убыль субстрата спектрофо- тометрически, измерением в УФ-свете (максимум поглощения ацетилтиохолина лежит при 226, а бутирилтиохолина — при 250 нм) 55’56-97. Колориметрические методы определения тиохолина. Тиохолин образует с нитропруссидом натрия окрашенный продукт57 (ХМакс 520 нм). Другой фотометрический метод основан на измерении интенсивности желтого окрашивания, образующегося при реак- ции тиохолина с 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойной) кислотой (ДТНБ) 58’59. Этот метод весьма прост и требует незначительной затраты времени. Гистохимическое обнаружение холинэстеразы основано на реакции с солью меди и сульфидом аммония, в ре- зультате которой образуется черный сульфид меди60’61. Электрохимические методы определения тиохолина 62-65. Совре- менный электролитический способ основан на деполяризации пла- тинового анода тиохолином, на котором он окисляется в дисульфид. Определение проводят в тройной буферной смеси (pH 7,4) с кон- центрацией субстрата (иодистых бутирилтиохолина для ХЭ и ацетилтиохолина для АХЭ) 2 • 10~3 М. В раствор субстрата, содержащего буфер, погружают один каломельный и два платиновых электрода. К платиновым электродам подают постоянный ток в 25 мка. После прибавления раствора фермента изменение напряжения между Платиновым анодом и каломельным катодом регистрируется во времени авто- 169
магическим регистрационным прибором (самописцем). По полученной кривой определяют наклон ЬЕ/Ы (в мв/сек) и сопоставив с данными калибровочной кривой, построенной по данным изменений известной активности фермента, вы- числяют активность испытуемого фермента. Способ применим для определения активности фермента и кон- центраций субстрата и ингибитора. Для возникновения начального потенциала необходимо присутствие в растворе иона иода: 21" —> 12 + 2е" Быстрый полярографический метод68 определения активности холинэстеразы основан на том, что ацетилтиохолин полярографи- чески неактивен, а образующийся тиохолин, напротив, дает ти- пичную для SH-групп анодную ступень. Рост анодной ступени в единицу времени служит мерой активности холинэстеразы 66’67. Определение тиохолина, образующегося при распаде субстрата, можно также осуществить амперометрическим титрованием в присутствии соединений ртути69. Резкое возрастание силы тока свидетельствует о конце титрования, т. е. об избытке CH3HgI в реакционной среде. RSH + CH3HgI —> CHjHgSR + Hl IV. Определение с помощью хромогенных и флуо- рогенных субстратов*. Применение субстратов, образую- щих при отщеплении карбоксильной группы окрашенное или флуо- ресцирующее соединение, удобно при гистохимической локализации и для колориметрического или флуорометрического определения активности эстераз. Некоторые из этих субстратов специфически расщепляются определенными эстеразами. Для гистохимических исследований наиболее удобен индоксилацетат и некоторые его галогензамещенные, преимущественно 5-бром-4-хлориндоксил- ацетат. Под влиянием эстеразы из индоксилацетата образуется обладающий флуоресценцией индоксил, а при дальнейшем окис- лении индоксила — синее индиго: * Субстраты, дающие при ферментативном расщеплении окрашенные иди флуоресцирующие продукты. 170
Активность эстеразы можно определять либо измеряя флуорес- ценцию индоксила 119, либо интенсивность окраски ингидо 70-74. При расщеплении резоруфинацетата холинэстеразой (pH 7,4) или фос- фатазой и а- или у-химотрипсином образуется интенсивно флуорес- цирующий резоруфин 12°, флуоресценцию которого можно измерить уже при концентрации его 10~8 М. Флуоресценция нафтола, образующегося при расщеплении а- и р-нафтилацетатов, использована в очень чувствительном методе определения активности фермента 75>76. При гистохимических иссле- дованиях эстераз нафтол обнаруживают в виде окрашенных соеди- нений, получаемых в результате различных реакций сочетания 77, например с а-нафтилдиазо- 1,5-нафталиндисульфокислотой78 или диазотированным розанилином79. Некоторые методы 80-82 основаны на расщеплении ферментом при pH 8,0 индофенилацетата: АХЭ О_=/ ^=N——°СОСН3 О=<^ N—\ /—°' индофеннлацетат индофенол Содержание образующегося окрашенного в синий цвет индо- фенола определяют фотометрически при 625 нм. Способ дает точ- ные и воспроизводимые результаты в пределах 25—150 холинэсте- разных единиц Аммона. Другими хромогенными субстратами являются различные слож- ные эфиры п- или о-нитрофенола 83-85 и фенилбензоат86. Образую- щийся фенол О11ределяют цветной реакцией Фолина и Циокалтё, а 2-карбонафтоксихолин 87 — по окраске азокрасителя, получающе- гося после гидролитического расщепления и сочетания с диазоти- рованным о-дианизидином. 6.3.2.1. Определение активности холинэстеразы сыворотки в аппарате Варбурга ". Более подробно с условиями работы с аппа- ратом Варбурга, требующей некоторых практических навыков, можно познакомиться в статье Буго (см. раздел 5, сс. 13°). Реагенты Раствор А (бикарбонатный раствор Рингера) —смесь 30 мл 1,26%-ного рас- твора NaHCO3, 100 мл 0,9%-ного раствора NaCl, 2 мл 1,2%-ного раствора КС1 и 2 мл 1,76%-ного раствора СаС12 6Н2О. Раствор субстрата — раствор 50 мг хлористого ацетилхолина в 10 мл рас- твора А; ежедневно готовят свежий раствор. Сыворотка крови. Для работы используют точно отмеренный объем жидкости, равный 2 мл, измерения проводят при 37 °C, газовая фаза — азот, содержащий 5 объемн.% СО2. В основную часть резервуара сосуда Варбурга наливают 1,5 мл раствора субстрата, а в боковой отросток — 0,5 мл сыворотки, разбавленной раствором А в отношении I : 50. После 10 мин выравнивания температуры перекрывают кран манометра и переводят раствор сыворотки в основной резервуар. В течение 1 ч через каждые 10 мин включают манометр и записывают его показания. Для каждого определения нужно устанавливать контрольную величину спонтанного 171
гидролиза субстрата. Для этого измерение проводят с субстратом, к которому вместо сыворотки добавлен только раствор А. Измеренное приращение давления (в миллиметрах раствора Броди) корри- гируют по контрольным величинам спонтанного гидролиза. Кроме того, резуль- таты умножают на поправку, полученную при калибровке сосудов. Строят график, откладывая на одной оси объем двуокиси углерода (мкл), а на другой время (мин). Определенную графически величину, соответствующую 60 мин, делят на 22,4 мкл и получают число микромолей уксусной кислоты, которое равно числу микромолей ацетилхолина. Так как для определения брали 0,01 мл сыворотки, то для пересчета в единицы холинэстеразы полученный выше ре- зультат умножают на 100. Нормальное значение активности должно составлять 140—200 единиц. 6.3.2.2. Определение активности холинэстеразы электрометриче- ским АрН-методом 10. Способ может быть использован для опреде- ления Igo и концентрации ингибитора96. Реагенты Раствор А (буферная смесь Михеля) — 1,2371 г диэтилбарбитурата натрия (0,006М), 0,1361 г КН2РО4 (0,001 Af) и 17,535 г NaCl (0,3 М) растворяют в 900 мл воды, не содержащей СО2, и смешивают с 10 мл 0,1 н. раствора НС1. Общий объем раствора доводят до 1 л и при 25 °C измеряют pH, который дол- жен быть равен 8,0 (при необходимости добавляют еще 0,1 н. раствор НС1 точно до pH 8,00). Стабилизуют раствор добавкой 2 капель толуола. Раствор субстрата — раствор 3 г бромида ацетилхолина в 100 мл воды, к которому добавлены 2 капли толуола; хранят в холодильнике. В колбу Эрлеимейера емкостью 50 мл пипеткой Вносят 10 мл дистиллиро- ванной воды, 0,2 мл сыворотки и 10 мл раствора А. Эту смесь помещают на 10 мин в термостат при 25 °C, после чего определяют pH с точностью до 0,01, пользуясь pH-метром. Затем прибавляют 2 мл раствора субстрата, содержимое колбы быстро перемешивают и отмечают время. Точно через 60 мин снова из- меряют pH. При анализе большого числа проб их обрабатывают последователь- но через короткие промежутки времени. Для выравнивания температуры си- стемы электроды перед измерением погружают в испытуемый раствор на 30— 60 сек. В работе 23 описано устройство, обеспечивающее параллельную обработку 6 проб. Для расчета пользуются следующей формулой: / pH, - рН2 Л р = \ *2 ~ *1 / где pH, и РН2 — начальное и конечное pH; — время прибавления субстрата; t2— время отсчета рНг! h— время, ч; Ь — поправочный коэффициент, учитываю- щий спонтанный гидролиз, соответствующий значению рН2; F— поправочный коэффициент, учитывающий погрешности при определении величины Д pH//i. Ниже приведены поправочные коэффициенты для разных величин рН2. рн2 ь F рн2 Ь F 7,9 0,09 0,98 7,2 0,02 1,0 7,8 0,07 1,0 7,0 0,01 1,0 7,7 0,06 1,01 6,8 0,01 1,0 7,6 0,05 1,02 6,6 0,01 1,01 7,5 0,04 1,02 6,4 0,01 1,02 7,4 0,03 1,01 6,2 0,01 1,04 7,3 0,02 1,01 6,0 0,01 1,09 При определении активности сухих или обогащенных сывороток исходная проба должна содержать 12—13 мг белка. Это необхо- 172
димо для сохранения такого содержания белка в буферной ем- кости системы, которое бы обеспечивало сравнимые результаты. Для определения концентрации ингибитора смесь сыворотки и буфера инкубируют 30 мин с раствором ингибитора перед при- бавлением субстрата. Параллельно проводят контрольный опыт без ингибитора. По pH, измеренным по окончании реакции, рас- считывают процент угнетения фермента по следующей формуле: -------P(pH, Z^H2K)--------100=% угнетения где pH, — начальное pH, рН2К — конечное pH контрольного опыта, рН2П — ко- нечное pH пробы. По калибровочной кривой, построенной по известным концен- трациям ингибитора, определяют искомую концентрацию ингиби- тора, соответствующую угнетению, рассчитанному поданным опыта. Работают со стандартизованными растворами сухой сыворотки. 6.3.2.3. Фотометрическое определение активности холинэстера- зы59. Этот быстро осуществляемый микрометод основан на реак- ции тиохолина, образующегося при ферментативном расщепле- нии ацетилтиохолина 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойной) кислотой (ДТНБ). Механизм этой цветной реакции обнаружения тиола опи- сан в разделе 5.1.1.9. Реагенты Раствор ДТНБ с буфером — в мерную колбу емкостью 250 мл вносят 25 мг ДТНБ, 1,66 г NaCl, 62,5 мл 0,2 М раствора трис-(гидроксиметил)-аминометана, 100 мл 0,1 н. раствора НС1 и доводят раствор водой до метки. Прн 37°С этот буферированный раствор имеет pH 7,4; в холодильнике сохраняется 2 недели. Раствор субстрата — раствор 0,52 г йодистого ацетилтиохолина в 100 мл воды (0,018 М раствор). Сульфат хинидина — 0,5%-иый раствор в воде или в ДФФ. 6 каждую из двух пробирок, из которых одна предназначена для работы с испытуемым веществом, а другая — для контрольного опыта, вносят по 4 мл раствора ДТНБ и в течение 5 мин термостатируют при 37 °C на водяной бане. В каждую пробирку прибавляют по 0,02 мл сыворотки, а в пробирку для кон- трольного опыта кроме того 1 мл раствора хинидина. Затем в обе пробирки вносят по 0,5 мд раствора субстрата и содержимое хорошо перемешивают. Точно через 3 мин реакцию в пробирке останавливают прибавлением 1 мл рас- твора хинидина и последовательно фотометрически измеряют при 412 нм экстин- кцию в испытуемом веществе и. в контрольном опыте. Разницу в значениях экстинкции пробы и контрольного опыта выражают в микромолях прогидролизовавшегося ацетилтиохолина; полученные данные от- носят к 1 мл сыворотки и ко времени 3 мин. Для этой цели служит коэффи- циент, определяемый по калибровочной кривой, для построения которой исполь- зуют глутатион или другое вещество с известным содержанием SH-групп. Нор- мальными считаются: для мужчин 7,8—16,6 мкмоль SH (иа 1 мл за 3 мин), для женщин 5,8—13,8 мкмоль SH. 6.3.3. Определение ингибиторов холинэстеразы Все приведенные выше способы определения активности холинэсте- разы, соответственно модифицированные, могут быть использованы и для определения ингибиторов. Исключением является маноме- 173
трическпй метод, который вследствие малой чувствительности не- пригоден для определения следов веществ. Для определения ингибиторов раствор фермента известной кон- центрации заданное время инкубируют с ингибитором. Затем вводят субстрат и определяют обычным путем остаточную актив- ность. Период инкубации существенно зависит от скорости взаимо- действия ингибитора с ферментом. Реакцию фосфорилтиохолинов с ферментом можно считать законченной только через 2 ч. Однако преимуществом этих реакций является то, что эти соединения весьма мало подвержены гидролизу, а также возникновению дру- гих побочных реакций. В противоположность фосфорилтиохолинам метилфторфосфорилхолины быстро реагируют с ферментом, поэ- тому продолжительность инкубации очень мала. Для чувствительного определения галоген- и псевдогалоген- ангидридов кислот фосфора в общем достаточно 10 мин инкуба- ции, для фосфорорганических инсектицидов продолжительность принята'-'8 равной 30 мин. Поскольку как ингибирование, так и расщепление субстрата зависит от pH среды, необходимо во время инкубации ферментов с ингибиторами поддерживать соответствую- щее каждому ферменту оптимальное pH. В случае тетрама и ана- логичных соединений, содержащих в молекуле третичную амино- группу, ингибирование зависит от степени ионизации соединения. Так, при pH более 8,5 доля ненонизированного соединения возра- стает и угнетение уменьшается. Для получения воспроизводимых результатов необходимо применять ферменты со стандартизован- ной активностью. Наиболее широко используется лиофилизиро- ванная сыворотка крови лошади. При отсутствии готового препа- рата его можно относительно просто приготовить в лаборатории сублимационной сушкой жидкой сыворотки (сушка выморажива- нием) . Для этого жидкую сыворотку замораживают в стеклянной чаш- ке и помещают в вакуум-эксикатор, который при помощи стеклян- ной трубки по возможности большого диаметра соединяют через охлаждаемую ловушку с масляным вакуум-насосом. В зависимости от вакуума, который должен достигать' не менее Ю-2 л/л/ рт. ст., через несколько часов (или дней) сыворотка полностью высыхает. Активность полученного препарата перед использованием его для аналитических целей определяют любым стандартным методом, например электрометрическим ДрН-методом. Построение калибро- вочной кривой и само определение проводят с растворами фермен- тов равной активности. Рекомендуется применять очищенные препараты ферментов, для чего пользуются фракционным осаждением части белкового балласта сульфатом аммония при разных pH. После отделения осадка на центрифуге, диализа и лиофилизации полученные сухие вещества обладают по сравнению с нормальной сывороткой повы- шенной, в зависимости от степени очистки, активностью и пони- женным буферным действием и склонностью к денатурации 28’99’ |0°. 174
Активность очищенных и обогащенных препаратов в большин- стве случаев выражают в микромолях ацетилхолина на 1 мг су- хого вещества или, после определения белка по способу Кьельдаля, в микромолях ацетилхолина на 1 мг белка в час. Другими часто используемыми для аналитических целей источ- никами фермента являются сыворотка крови человека, гемолизи- рованные эритроциты крови человека, крупного рогатого скота или лошади, или при работе с неспецифическими субстратами — гомо- генаты печени. По возможности выбирают препарат фермента, ак- тивность которого наиболее чувствительна к действию определяе- мого ингибитора. В разных способах определения температурные условия раз- личны, однако обычно не ниже 25 и не выше 37°C, что отвечает физиологическим условиям. Перед анализом проб биохимическими методами необходимо построить калибровочные кривые или состав- лять таблицы на основе данных, полученных при работе с чистым ингибитором. При точном соблюдении условий, к которым также относится и строгое соблюдение времени сливания растворов ре- агентов, получают результаты, которые после пересчета в проценты угнетения выражают как функцию концентрации или ее отрица- тельного логарифма. Способ служит для определения значений 150 или plgo- Следует стремиться подбирать такие условия, чтобы угнетение фермента соответствовало 40—60%, ио ни в коем случае не ниже 20 и не выше 80% • Серусодержащие фосфорорганические инсектициды, окисляются в организме в их кислородные аналоги, сульфоксиды и сульфоны, которые являются сильными ингибиторами холинэстеразы. По- этому перед проведением биохимического определения их спе- циально окисляют бромной водой или N-бромсукцинямидом 101 или же смесью перекиси водорода и уксусной кислоты 102. Избыток брома связывают добавлением некоторого количества водного рас- твора фенола. Ниже приведены наиболее употребительные способы определе- ния фосфорорганических соединений, ингибирующих холинэсте- разу. I. Методы, в которых в качестве субстрата ис- пользуется карбокси л хол ин. Весьма чувствительным является визуальный колориметрический метод определения обра- зующихся уксусной или масляной кислот при помощи бромтимоло- вого синего 103- 104. При этом измеряют время, нужное для вырав- нивания окрасок испытуемого вещества и эталона. Угнетение рас- читывают по формуле: inn 'к • 100 100--------= % угнетения п где tK — продолжительность выравнивания окраски контрольной пробы; tn — про- должительность выравнивания окраски пробы испытуемого вещества. 175
Титриметрическое определение уксусной кислоты, образующей- ся при расщеплении ацетилхолина, с феноловым красным в каче- стве индикатора используется для определения табуна и зарина 105 в концентрации 0,1 мкг!мл, а с крезоловым красным — для опре- деления инсектицидов106. Многие авторы 96’107-109 применяют АрН-метод. Наиболее подходящим для контролирования проте- кающих очень быстро процессов ингибирования действия фермен- тов, например в случае расщепления метилфторфосфорилхолинов, является потенциометрический метод, при котором постоянное зна- чение pH поддерживается автотитратором. Очень важно, что по этому методу можно работать без добавления буфера. Таким об- разом исключается присутствие различных ионов, которые в из- вестной мере влияют на действие ферментов. Для анализа фосфорсодержащих ОВ в полевых условиях весь- ма удобны индикаторные бумаги, содержащие смесь субстрата и индикатора44’110. Преимущества этих методов заключаются в их простоте, быстроте проведения, потреблении незначительных коли- честв испытуемых веществ и реагентов, возможности работы в ши- роком интервале температур. Дальнейшее совершенствование ме- тодов состоит в том, что на бумагу, содержащую субстрат и ин- дикатор, наносят также лиофилизированную сыворотку111. При использовании очищенных ферментов и хранении в сухом месте такие индикаторные бумаги хорошо сохраняются. Отличным спо- собом для проведения большого числа параллельных определений является модифицированный диффузионный метод с агаром 112. В плоском слое нанесенного на стеклянную пластинку агаро- вого геля, содержащего фермент и 'индикатор бромтимоловый синий, проделывают отверстия, в которые заливают испытуемый раствор. Для прохождения диффузии пластинку оставляют на оп- ределенное время (по возможности, на ночь), затем заливают слой агара раствором ацетилхолина, в результате чего на желтом фоне появляются синие круги, диаметр которых пропорционален концен- трации ингибитора. Это дает возможность построить также и ка- либровочную кривую. Метод пригоден для определения паратиона в концентрации 0,03 мкг/мл. Фотометрическое определение непрогидролизовавшегося ацетил- холина в виде гидроксамата железа используется при биохимиче- ском анализе различных фосфорсодержащих инсектицидов113’114. II. Методы, в которых в качестве субстрата ис- пользуется карбокситиохолин. Упоминавшийся ранее (етр. 169) электрохимический метод62, основанный на измерении степени деполяризации платинового электрода, был использован для определения фосфорорганических ингибиторов холинэсте- разы 115. При продолжительности инкубации 10 мин было опреде- лено 2 • 10“4 мкг/мл зарина и 1 - 10-2 мкг/мл систокса (меркап- тофос). Интересные возможности для развития биохимической инди- кации нервно-паралитических ОВ этим электрохимическим мето- 176
дом возникают при применении нерастворимой холинэстеразы 116’117. Для получения фермента в нерастворимом состоянии пропитывают его раствором в крахмале подушечку из пористого полиуретана и затем сушат вымораживанием. Фермент сохраняет в подушечке свою устойчивость и активность 12 ч. Через подушечку, помещен- ную между двумя платиновыми электродами, пропускают раствор йодистого бутирилтиохолина, в результате чего в системе при при- ложении тока, равного 2 мка, возникает низкий потенциал, являю- щийся следствием окисления на аноде тиохолина в дисульфид. Если раствор субстрата содержит ингибитор или последний при- сутствует в токе воздуха, просасываемого через подушечку, то вследствие снижения активности холинэстеразы потенциал системы возрастает. III. Методы, использующие хромогенные и ф л у- орогенные субстраты. Описанные полиуретановые поду- шечки с ферментом при соответствующем аппаратурном оформле- нии и применении в качестве субстрата р-нафтилацетата в буфер- ном растворе (pH 7,4) дают возможность непрерывно контролиро- вать содержание фосфорорганических ингибиторов в воздухе или воде И8. Постоянная флуоресценция р-нафтола, которая возникает при равномерном течении раствора субстрата и воды через подушечку с ферментом снижается или гасится при наличии в воде фосфор- органического ОВ. Хромогенный субстрат, представляющий собой 2-азобензол-1- нафтилацетат, который вместе с сывороткой крови лошади приме- няется для определения зарина 121, образует в результате фермента- тивного гидролиза при pH > 7 красный 2-азобензол-1-нафтол: ХЭ; н2о По истечении некоторого времени ферментативный распад оста- навливают прибавлением раствора соляной кислоты в ацетоне и окрашенный продукт определяют фотометрически. Работа некоторых простых приборов, применяемых для инди- кации нервно-паралитических ОВ в полевых условиях, основана на расщеплении ацетилхолинэстеразой эритроцитов 6-бром-2- нафтилацетата до уксусной кислоты и 6-бром-2-нафтола, который 177
при сочетании его со стабилизованной солью диазония дает азо- краситель 127. 6.3.3.1. Индикация и полу количественное определение фосфорорганических ингибиторов в воде при помощи субстрат-индикаторной бумаги44. Реагенты Субстрат-индикаторная бумага — растворяют 1,70 г бутирилхолиниодида и 0,30 г бромтимолового синего в 100 мл 96%-иого спирта и пропитывают этим раствором бумагу, применяемую для хроматографирования (1 м2 бумаги дол- жен весить 100 г). Для этого бумагу на 30 сек погружают в раствор, дают ему стечь и в подвешенном состоянии сушат бумагу на воздухе. После чего ее раз- резают (отбрасывая с краю полосы шириной 5 мм) на прямоугольники разме- ром 15 X 20 мм. Для приготовления примерно 1500 кусков достаточно 100 мл раствора. Индикаторная бумага хранится неограниченно долго. Для серии определений следует использовать бумагу одного приготовления. Раствор фермента — 2%-ный раствор лнофилизоваииой сыворотки крови лошади в буфере Михеля (pH 8,0); хранится в холодильнике. Буферная смесь Михеля—растворяют 0,742 г диэтилбарбитурата натрия, 0,082 г КН2РО4 и 17,535 г NaCl в 1 л воды, не содержащей СОг, и добавлением 0,1 и. раствора НС1 устанавливают pH 8,0. Буфер сравнения (фосфатный буфер Зёренсеиа, pH 7,0) — смесь 39 мл рас- твора 9,078 г КН2РО4 в'1 л воды и 61 мл раствора 11,876 г Na2HPC>4 в 1 л воды. Сначала проверяют пригодность бумаги. Для этого наносят на одно и то же место предметного стекла по 0,05 мл воды и раствора фермента и рядом поме- щают 0,1 мл буфера сравнения. На оба эти участка накладывают кусочки суб- страт-иидикаторной бумаги, накрывают их стеклом и определяют время вырав- нивания окрасок обоих отрезков индикаторной бумаги, которое должно равняться 3—7 мин. Если выравнивание окраски не укладывается в указанный проме- жуток времени, то причиной этого может быть повышенное содержание кислоты в бумаге илн индикаторе. В этом случае приходится готовить свежую индика- торную бумагу, используя другой сорт бумаги, либо повторить пропитку бумаги раствором субстрата и индикатора, который предварительно нейтрализуют при- бавлением 0,1 н. раствора NaOH до появления зеленовато-снней окраски. Перед определением пробу воды нужно нейтрализовать. Для этого к 10 мл исследуемой воды прибавляют 5 капель 0,1%-ного раствора бромтимолового синего в 20%-ном спирте и осторожным прибавлением 0,01 и. раствора NaOH или НС1 доводят окраску до зеленовато-синей. Если жесткость испытуемой воды велика, то могут наблюдаться различия в изменении окраски по сравнению с контрольной пробой, что объясняется буферным действием содержащихся в воде солен и может явиться причиной ошибочных результатов. Целесообразно поэтому вместо дистиллированной воды использовать для контрольной пробы испытуемую воду, предварительно продегазированную активированным углем. К 5 мл зараженной воды добавляют набранное на кончик шпателя достаточное количество порошкообразного активированного угля. После многократного встря- хивания уголь отфильтровывают и фильтрат нейтрализуют. Обнаружение ингибитора. На предметное стекло пипеткой наносят 2 капли по 0,05 мл раствора фермента. Левую каплю смешивают с 0,05 мл испытуемой воды, а правую — с 0,05 мл чистой " воды, приготовленной для контрольной про- бы. Перемешивание осуществляют двумя тонкими стеклянными палочками, следя за тем, чтобы всегда употреблялась соответствующая палочка. После инку- бирования (5 мин для зарина, зомана, табуиа, ДФФ и 15 мин — для более медленно реагирующих ингибиторов) на оба участка накладывают кусочки инди- каторной бумаги и покрывают покровным стеклом.' В то время как индикаторная бумага па правой капле (контрольная проба) постепенно изменяет свою окраску от сине-зеленой через зеленую, лимонно-желтую до светло-желтой, бумага иа ле- вой капле при наличии фосфорорганических ингибиторов остается сине-зеленой или изменяет свой цвет значительно медленнее. Полуколичественное определение ингибитора. Поступают так же, как при качественном обнаружении, с той только разницей, что посередине между кап- 178
лей испытуемой воды и контрольной пробой дополнительно помещают 0,1 мл буфера сравнения и по истечении инкубации Это пятно так же накрывают инди- каторной бумагой. При этом одновременно накрывают каплю испытуемой воды и контрольной пробы, а затем каплю буфера сравнения и отмечают продолжи- тельность выравнивания окраски контроля и пробы с буфером. По полученным данным рассчитывают угнетение по следующей формуле: 100—% угнетения •п где tK — продолжительность выравнивания окраски контрольной пробы; /п — продолжительность выравнивания окраски испытуемой воды. Для отдельных ингибиторов строят калибровочную кривую зависимости процента угнетения для определенных концентраций -от отрицательного лога- рифма концентрации. При точном соблюдении условий средняя область кривой (20—80% угнетения) позволяет получать достаточно точные результаты. Пре- имуществом этого метода (качественного и полуколичественного) является то, что получаемые результаты почти ие зависят от температуры; обычно изменяет- ся только продолжительность определения, что связано с зависимостью расщеп- ления субстрата от температуры. Чувствительность метода составляет для зари- на и зомана 1 • 10~® мг/мл, для табуна — 5 10"® мг/мл. Средняя часть калибровочной кривой (20—80% угнетения) охватывает об- ласть концентраций фосфорорганических ингибиторов указанного выше порядка. При большем содержании ОВ исследуемые образцы приходится дополнительно разбавлять. Так, если индикаторная бумага не изменяет своей окраски или на это требуется 30—40 мин, то образец следует последовательно разбавлять чи- стой водой каждый раз в отношении 1 : 10 и проводить определение для каждо- го разбавления. Проведение расчетов покажем на примере определения концентрации зарина в образце воды. При определении, проведенном с неразбавленным образцом воды, индикаторная бумага не изменила свою окраску. После первого десяти- кратного разбавления испытуемой воды также нельзя было установить время выравнивания окраски, после второго разбавления — время выравнивания окра- ски составляло 10 мин. Время выравнивания окраски контрольной пробы равня- лось 4 мин. Подставив эти данные в расчетную формулу, получаем: 100—* = 60 % угнетения По калибровочной кривой, построенной Для зарина, этому угнетению соот- ветствует значение pl (отрицательный логарифм концентрации зарина в мг/мл), равный 5,2. Чтобы определить содержание зарина в исследуемой воде, проводят следующий пересчет. Концентрация зарина равна 10_pI или 10-5'2; 1g концентрации зарина равен 0,8^- 6,0, откуда концентрация зарина равна 6,3 10~6 мг/мл. Так как проба воды была разбавлена в отношении 1 : 100, то содержание зарина в пробе составляет 6,3 • 10*® • 100, т. е. 6,3 > 10-4 мг/мл или в пересчете на 1 л — 0,63 мг/л. 6.3.3.2. Фотометрическое определение с индофенилацетатом в качестве суб- страта 125,12в. Реагенты Раствор фермента — раствор лиофилизованной сыворотки крови лошади в 0,05 М растворе фосфатного буфера (pH 8,0); активность — 40 холинэстеразных единиц в 1 мл (по Аммону). Раствор субстрата (3,3-10~3Л1 раствор) 124 — раствор 0,08 г цндофенилаце- тата (т. пл. после перекристаллизации из петролейного эфира 115—116 °C) в 100 мл абсолютного спирта. Фосфатный буфер (по Кларку и Лабсу, pH 8,0) —смесь 46,8 мл 0,1 н. рас- твора NaOH и 50 мл 0,1 н. раствора КН2РО4, доведенная водой до объема 100 мл. 179
В пробирке с притертой пробкой смешивают 1 мл водного раствора ОВ с 4 мл раствора фермента и инкубируют в термостате при 30 °C в случае зарина, зомана, табуна, ТЭПФ 10 мин, в случае фосфорилтиохолинов или инсектицидов типа эфиров фосфорной кислоты — 30 мин. По истечении инкубации в пробирку добавляют 0,15 мл раствора субстрата и оставляют в термостате еще на 30 мин, затем ферментативную реакцию останавливают прибавлением капли раствора ДФФ (5 мг!мл) и измеряют экстинкцию сразу или по истечении точно 30 мин. Измерение проводят в спектрофотометре при 625 нм по сравнению с контроль- ной пробой, выполняемой параллельно с основной и содержащей 1 мл воды и 4 мл фосфатного буфера. Расчет концентрации ингибитора в пробе осущест- вляют по калибровочной кривой, построенной на чистом веществе и представ- ляющей собой функцию экстинкции от концентрации. В этом способе можно использовать эстеразу эритроцитов (АХЭ), которая более удобна для определения некоторых фосфорорганических ингибиторов; расщепление субстрата осуществляют примерно с одинаковой скоростью. 6.4. БИОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ ДРУГИХ ФЕРМЕНТОВ Угнетение стеапсинлипазы зарином и систоксом дает возможность флуорометрически определить эти ингибиторы в присутствии ди- бутирилфлуоресцеина в качестве субстрата 128. Определение осуще- ствляют с концентрацией субстрата 5 - 10-5 М (pH 8,0); при вре- мени инкубации 2 мин можно определить от 3 • 10~5 до 3 • 10-4 мг!мл ингибитора. Некоторые ферменты, расщепляющие субстрат с выделением газообразных продуктов, угнетаются фосфорорганическими инги- биторами. При этом мерой концентрации ингибитора служит уменьшение выделяющегося в единицу времени количества газа, измерить который можно с достаточной чувствительностью в бро- дильном фильтре с добавкой пенообразователя. Для таких опре- делений удобны — каталаза с перекисью водорода в Качестве суб- страта, уреаза с мочевиной и карбоксилаза с пировиноградной кис- лотой в качестве субстратов ш. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какими преимуществами обладают биохимические методы обнаружения и количественного определения ОВ? 2. Какие вы знаете типы эстераз, расщепляющих эфиры холина и каковы их основные отличительные признаки? 3. Какое значение имеет определение активности холинэстеразы сыворотки крови человека? 4. На чем основано исключительно сильное угнетающее действие фосфорил- холиновых и фосфорилтиохолиновых соединений на холинэстеразы? 5. Почему при определении ингибиторов сначала инкубируют фермент с ингибитором, а потом прибавляют субстрат? 6. Что означают показатели Ко и рКо? 7. Как определяют pho ингибитора? 8. В каких единицах можно выражать активность холинэстераз? 9. На чем основаны важнейшие способы определения активности холин- эстеразы? 10. На каком принципе основано биохимическое определение фосфороргани- ческих ОВ? 180
11. Почему перед биохимическим определением паратиои должен быть об- работан бромной водой? 12. Как осуществляется полуколичественное определение ингибиторов хо- линэстеразы при помощи субстрат-индикаторной бумаги? ЛИТЕРАТУРА 1. Р i 1 z W„ Z. ges. exp. Med., 132, 310 (1959). 2. Holmstedt В., Pharm. Rev., 11, 567 (1959). 3. Cohen J. A. et al., Biochim. Biophys. Acta, 20, 402 (1956). 4. К r u p k a R. M., L a i d 1 e r K. J-, Nature, 190, 916 (1961). 5. T a m m e 1 i n L. E., Ark. Kemi, 12, 287 (1958). 6. T a m m e 1 i n L. E., Acta Chem. Scand., 11, 1340 (1957). 7. Gomori G., Amer. J. Clin. Path., 24, 99 (1954). 8. Grob D. et al., Bull. John Hopkins Hosp., 81, 217 (1947). 9. R i c h t e r D., С г о f t P. G., Biochem. J., 36, 746 (1942). 10. M ich e 1 H. 0., J. Lab. Clin. Med., 34, 1564 (1949). 11. Ammon R., Voss G., Pflugers’ Arch. ges. Physiol., 235, 393 (1935). 12. Ammon R., Z a p p F. J., Klin. Wchschr., 33, 759 (1955). 13. H u e r g a J. et al., Amer. J. Clin. Path., 22, 1126 (1952). 14. H e i n e c k e r R., Mayer I., Klin. Wschr., 35, 340 (1957). 15. Ammon R„ Pfliigers’ Arch. ges. Physiol., 239, 486 (1939). 16. A u gu s t i n s s о n К. B., Heimbiirger G., Acta Physiol. Scand., 30, 45 (1953). 17. Wirth W., Arch, exptl. Pathol. Pharmakoi., 207, 545 (1949). 18. Boulliat G., Duperray J.-N., Arch. Malad. prof. Med., 25, 589 (1964). 19. Larsson L., Hansen B., Svensk Kem. Tidskr., 68, 521 (1956). 20. Jorgensen K., Scand. J. Clin. Lab. Invest., 11, 282 (1959). 21. Jensen-Holm J. et al., Acta Pharmacol., 15, 384 (1959). 22. Michel O. H„ J. Lab. Clin. Med., 34, 1564 (1949). 23. T a m m e 1 i n L. E., Scand. J. Clin. Lab. Invest., 5, 267 (1953). 24. T a m m e 1 i n L. E., Strindberg B., Acta Chem. Scand., 6, 1041 (1952). 25. Дмитриева H. В, Лаб. дело, 9, 34 (1963). 26. M e i n e с k e К. H., О e 11 e 1 H., Arch. Toxikol., 21, 321 (1966). 27. Adie P. A., T u b a J., Biochim. Biophys. Acta, 50, 70 (1961). 28. Stedman E., EassonL. H., Biochem. J., 26, 2056 (1932). 29. Glick D„ Biochem. J., 31, 521 (1937). 30. G r e en b e r g S., Calvert C., Med. Techn. Bull., 8, 59 (1957). 31. Me 1 ich a r B., Pracovni Lekarstvi, 13, 355 (1961). 32. F 1 e i s h e r J. H. et aL, Anal. Chem., 27, 1080 (1955). 33. F 1 e i s h e r J. H. et al., Arch. Ind. Health, 14, 510 (1956). 34. Ackermann H., Dtsch. Ges. Wesen, 19, 1213 (1964). 35. Gerarde H. W. et al., J. Occupat. Med., 7, 303 (1965). 36. Takahashi T. H., Shibata S., Chem. Abstr., 46, 9647 (1952) 37. Methods of biochemical Analysis., V. 5., Intersc. Publ. Corp., 1957. P, 29. 38. Herzfeld E., Stumpf Ch., Wiener klin. Wchschr., 67, 874 (1955). 39. Sailer S., Braunsteiner H., Klin. Wchschr., 37, 986 (1959). 40. R i c h t e r i c h R., Schweiz, med. Wschr., 92, 263 (1962). 41. Brzozowski J. et aL, Pol. Tyg. Lek., 19, 1607 (1964). 42. Поставщик Osterreich. Stickstoffwerke AG, Linz. 43. Поставщик К. H. Kallies KG, Sebnitz (Sachsen). 44. Matousek J., German J., Pracovni Lekarstvi, 16, 13 (1964). 45. H e s t r i n S., J. Biol. Chem., 180, 249 (1949). 46. P ilz W„ Klin. Wchschr., 36, 1017 (1958). 47. P i 1 z W., Z. anal. Chem., 162, 81 (1958). 48. P i 1 z W. et al., Klin. Wchschr., 43, 1227 (1965). 49. Vincent D., Segonzac G., Clin. Chim. Acta, 3, 104 (1958). 50. Fleisher J. H., Pope E. J., Ind. Hyg. Occupat. Med., 9, 323 (1954). 51. M e 1 c h i о г г i P., Maffei F., Arch. ital. Sci. farmacol., 13, 217 (1963). 181
52. Эдельман М. М., Лаб. дело, 9, 29 (1963). 53. Wetstone Н. J., Bowers G. N., Stand Methods Clin. Chem 4, 47 (1963). 54. H a n к e r J. S. et al., J. Am. Pharm. Assoc., 157, 728 (1958). 55. T a b a c h n i к I. A., Biochim. Biophys. Acta, 21, 580 (1956). 56. G a I E. M., R о t h E., Clin. Chim. Acta, 2, 316 (1957). 57. McOsker D. E., Daniel L. J., Arch. Biochem. Biophys., 79, 1 (1959). 58. E 11 m a n n G. L. et al., Biochem. Pharmakoi., 7, 88 (1961). 59. Carry P. J., Routh J. I., Clin. Chem., 11, 91 (1965). 60. Koelle G. B., Friedenwald S., Proc. Soc. Exp. Biol., 70, 617 (1949). 61. G e r e b t z о f f M. A., Acta Anatom., 19, 366 (1953). 62. К г a m e r D. W. et al., Anal. Chem., 34, 842 (1962). 63. G u i 1 b a u t G. G. et al., Anal. Chem., 34, 842 (1962). 64. G u i 1 b a ti t G. G. et al., Anal. Biochem., 5, 208 (1963). 65. G u i 1 b a u t G. G., Bacter. Reviews, 30, 94 (1966). 66. Fischerova-Bergerova V., Coll. Czech. Chem. Comm., 28, 3311 (1963). 67. R i d gr а у T. H., M а г к H. В., Anal. Biochem., 12, 357 (1965). 68 Fischerova-Bergerova V., Pracovni Lekarstvi, 16, 8 (1964). 69. H о A. K. S., Paddle В. M., Freeman S. E., Biochem. Pharmakoi, 14, 151 (1964). 70. Barnet R. J., Seligman A. M., Science, 114, 579 (1951). 71. HoltS. J., J. Histochem. Cytochem., 5, 541 (1957). 72. Pepler W. J., Pearse A. G. E., J. Neurochem., 1, 193 (1957). 73. Holt S. J., Sadler P. W., Proc. Roy. Soc., 148, 495 (1958). 74. А с к e r m a n G. A., Lab. Invest., 9, 298 (1960). 75. Lehrer G. M., Siegel G. L, J. Histochem. Cytochem., 13, 8 (1965). 76. C h m e 1 a г о v a M. et al., Coll. Czech. Chem. Comm., 31, 1886 (1966). 77. Ravin H. A. et al., J. Pharmacol. Exp. Therap. 107, 37 (1953). 78. Nachlas M. M„ Seligman A. M., J. Nat. Cancer Inst., 9, 415 (1949) 79. D a v i s B. J., Proc. Soc. Exp. Biol., 101, 90 (1959). 80. Kramer D. N., Gamson R. M., Anal. Chem., 30, 251 (1958). 81. Яковлев В. А., Фруентова В. А., Биохимия. 28, 850 (1963). 82. Sala f ski B., Arch. Int. Pharmakodyn. Therap., 154, 184 (1965). 83. Huggins C., L a p i d e s J., J. Biol. Chem., 170, 467 (1947). 84. Aldridge W. N., Biochem. J., 53, 110 (1953); 57, 692 (1954). 85. Main A. R., Miles К- E., Braid P. E., Biochem. J., 78, 769 (1961) 86. S mi th R. L. et al., Clin. Chim. Acta, 4, 384 (1959). 87. R a v i n A. H. et al., J. Biol. Chem., 191, 843 (1951). 88. V a h 1 q u i s t B., Scand. Arch. Physiol., 71, 133 (1935). 89. Goldstein N. P. et al., J. Lab. Clin. Med., 33, 1047 (1948). 90. V i 11 e 1 a G. G., M e 11 о M. I., Hospital, 36, 177 (1949). 91. H a 11 G. E., L u c a s С. C., J. Pharmacol. Exp. Then, 59, 34 (1937). 92. H о f s t e e В. H. J., Science, 114, 128 (1951). 93. Hazard R, Presse med., 56, 529 (1948). 94. G omori G., J. Lab. Clin. Med., 34, 275 (1949). 95. R i d e r J. A. et al., Proc. Soc. Exp. Biol., 76, 427 (1951). 96. G la n g P. A., H a 11 S. A., Anal. Chem., 23, 1830 (1951). 97. Tabachnik J. A. et al., Arch. Int. Pharmacodyn., 114, 351 (1958). 98. Yip G., Cook J. W., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 42, 194 (1959). 99. S t re 1 i t z F., Biochem. J., 38, 86 (1944). 100. Jansz H. S„ Cohen J. A., Biochim. Biophys. Acta, 56, 531 (1962). 101. Cook J. W., J. Assoc. Oil. Agric. Chem., 37, 984, 987 (1954). 102. P a t c h e 11 G. G., В a t c h e i d e r G. H„ J. Agric. Food Chem., 8, 54 (1960). 103. Покровский А. А., Вопросы мед. хим., 4, 292 (1958). 104. Покровский А. А., Пономарева Л. Г., Гигиена и санитария, 29, 53 (1964). 105. Fournier R. М., Mem. Poudres, 40, 403 (1958). 106. Z u г 1 о N. et al., Med. lavoro, 45, 533 (1954). 107. В о у d G. R., J. Agric. Food Chem., 7, 615 (1959). 182 4
108. Deg re lie H., Tillement J. P., Ann. Pharm. franc., 22, 511 (1964). 109. Archer T. E. et al., J. Agric. Food Chem., 11, 471 (1963). 110. van Oudheusden A. P. M., Pharmac. Weekbl., 97, 606 (1962). 111. Пат. ГДР 34318 (1961). 112. Sandi E., Wight J., Chem. Ind., 30, 1161 (1961); Sandi E., Nahrung, 6, 57 (1962). 113. Nesheim E. D., Cook J. W., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 42, 187 (1959). 114. В 1 u m a n N., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 47, 272 (1964). 115. Guilbaut G. G. et al., Anal. Chem., 34, 1437 (1962). 116. В a u m a n E. K. et al., Anal. Chem., 37, 1378 (1965). 117. Hicks G. P., Up dike S. J, Anal. Chem., 38, 726 (1966). 118. Guilbaut G. G., Kramer D. N., Anal. Chem., 37, 1675 (1965). 119. Anal. Chem., 37, 120 (1965). 120. Kramer D. N., Guilbaut G. G., Anal. Chem., 36, 1662 (1964). 121. E p s t e i n J. et al., Anal. Chem., 29, 1050 (1957). 122. HansenB., Acta Chem. Scand., 11,537 (1957). 123. Gillis R. G„ Chem. Ind., 1957, 111. 124. Heller G„ Ann., 392, 16 (1912). 125. Archer T. E., Zweig G„ J. Agric. Food. Chem., 7, 178 (1959). 126. К a w a i M., Nat. Def. Med. J. Japan, 11, 194 (1964). 127. Zacks S. I., Blumberg J. M., Military Medizine, 129, 1084 (1964). 128. Guilbaut G. G„ Kramer D. N„ Anal. Chem., 36, 409 (1964). 129. Пат. ФРГ 1126650 (1955).
7. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ 7.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛД И ЛК В последние годы для характеристики и сравнения токсичности стали приводить данные о смертельных (летальных) дозах или смертельных концентрациях, которые оказались более точными характеристиками, чем ранее употреблявшееся произведение кон- центрации на время (с/)- В анализах ОВ эти величины могут до- полнять результаты определений химическими методами. Под средней смертельной дозой ЛД50 понимают дозу ОВ, вы- зывающую гибель (смертность*) 50% подопытных животных. Соответственно этому смертельной дозе ЛДю0 отвечает 100%-ная смертность. Наряду с этим, но реже, употребляется также понятие средней эффективной дозы — ЭД50, т. е. дозы, вызывающей опреде- ленный физиологический эффект у 50% подопытных животных. При экспериментальном определении ЛД50 в гражданских ток- сикологических исследованиях используют по возможности группы с одинаковым числом подопытных животных (не менее 4—6 еди- ниц), которым одинаковым способом вводят ОВ в дозах, возра- стающих примерно на 10—20%. Затем в каждой группе опреде- ляют число павших животных, на основании этого рассчитывают среднюю смертельную дозу 15 по следующей формуле: лд50 = дт-У-^- m где Дт — смертельная доза, при которой пали все животные (при расчете эф- фективной дозы ЭД — это доза, при которой у всех животных проявился опре- деленный физиологический эффект); г—половина суммы павших животных в двух группах или при двух дозах, следующих друг за другом; d — разница между двумя дозами, вводимыми следующим друг за другом группам; m — число животных в каждой группе. Значение г и d определяют по возможности для следующих друг за другом групп, начиная с группы, в которой пало одно животное, и кончая группой, где пали все животные. Эти величины перемножают и используют произведение для расчета ЛДзо (см. выше). ЛД50 можно также определять графически или расчетным пу- тем, при этом одновременно могут быть определены ошибки и до- верительный интервал 16. Аналогичным путем определяют средние смертельные концентрации ЛКэо и эффективно действующие кон- центрации ЭКбо- Определяемая величина зависит от типа ОВ, вида подопытного животного и возможного вида аппликации. В случае * В данном случае смертность — это отношение числа павших животных к общему числу подопытных животных. 184
кожно-нарывных или нервно-паралитических ОВ преимущественно определяют значения ЛД50 или ЛДюо, а для раздражающих ОВ и веществ, действующих соответственно их физическим свойствам только как ингаляционные яды (фосген, синильная кислота), — оп- ределяют ЛК50 и ЛКюо- Смертельную концентрацию устанавливают и тогда, когда в качестве подопытных биологических объектов ис- пользуются черви или насекомые (например, проба на мухах И7) и когда никакие другие виды аппликации невозможны. В опытах с млекопитающими можно вводить ОВ разными способами. Чаще применяются следующие способы: через рот (р. о)., подкожно (s. с.), внутримышечно (i. пт), внутрибрюшинно (i. р.), внутривенно (i.v.), а также через кожу — в результате кожной резорбции. Летальные дозы ЛД выражают в миллиграммах на килограмм живой массы. Эти величины имеют смысл только при использова- нии подопытных животных одной и той же линии, одинаковых по возрасту, массе и полу. В дополнение к этим данным указывают также экспозицию, приводящую к смерти 50 или 100% животных. Приведение экспозиции совершенно необходимо при указании ЛК. Кроме того, отмечают также объем легочной вентиляции в единицу времени и частоту дыхания. Приводимые в литературе величины ЛД и ЛК можно сравнивать только в том случае, если одновремен- но приведены и указанные выше данные. 7.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ОВ Подобно тому, как во время первой мировой войны для индикации использовали субъективное восприятие человеком определенных ОВ, для этой же цели изучали или использовали высокую чувстви- тельность органов чувств и физиологическую реакцию некоторых животных. Чрезвычайно высокой чувствительностью обладает ор- ган обоняния собак, которые, например, в состоянии воспринимать пары серного иприта в концентрациях ниже 0,1 мкг/л. Удалось также, используя обоняние собак и их реакцию, обучить их диффе- ренцированно выделять запахи ОВ из разных других запахов '~3. Повышенной чувствительностью по отношению к фосгену обладают кошки. Еще более чувствительны к малейшим следам фосгена куры; вообще можно утверждать, что птицы наиболее чувствитель- ны к присутствующим в атмосфере ОВ. Канарейки могут быть ис- пользованы в качестве живых индикаторов присутствия в воздухе синильной кислоты и окиси углерода. Во время первой мировой войны в американских войсках использовали улиток, которые в присутствии незначительных концентрацйй иприта в воздухе выде- ляют молочный секрет. Несмотря на то, что применение животных для индикации ОВ связано со многими недостатками, обусловленными либо не всегда правильным пониманием отклонений от нормального поведения животных либо трудностями их оценки, этот метод индикации изу- чается и в настоящее время. Как явствует из литературы по общей 185
токсикологии и иностранной военно-химической литературы, этот метод пригоден для обнаружения фосфорсодержащих ОВ и инсек- тицидов в воде и продуктах питания. Наряду с использованием животных (мышей) для установления токсичности тех или иных соединений, о чем сообщалось в разделе 7.1, животные исполь- зуются также для установления факта отравления продуктов пи- тания путем скармливания им этих продуктов или инъекции экс- трактов из них. Некоторые породы декоративных рыб, обладаю- щие явновыраженной высокой чувствительностью по отношению к Рис. 9. Установка для контроля качества воды с использованием рыб4: /—резервуары; 2—датчик температуры; з—дозатор хлора. фосфорорганическим ОВ и инсектицидам, используют для индика- ции этих ядов в питьевой воде. Испытания проводят в соответ- ствующей установке (рис. 9), дающей возможность постоянно кон- тролировать воду в системе водоснабжения4-7’18. В табл. 11 при- ведены ЛК50 для зарина, установленные для разного типа рыб при различных экспозициях. Так как рыбы в воде с незначительной жесткостью особенно чувствительны к действию хлора, его восстанавливают добавле- нием тиосульфата натрия из расчета 7 мг Na2S2O3 на 1 мг хлора. Температуру поддерживают в интервале 20—28 °C, содержание кислорода должно быть выше 4 мг!л, а pH между 5 и 9. Наибо- лее удобно работать с рыбами породы Pimephales promelas, реак- ция которых на незначительные концентрации яда весьма харак- терна (выпячивание вперед грудных плавников, растопыривание жаберных створок). При концентрации зарина 0,5 мг!л и экспо- зиции 6 мин у 50% этих рыб наблюдается потеря равновесия, а че- рез 12 мин наступает смерть. С помощью Lepomis macrochirus при более длительной экспозиции (30 суток) удается обнаружить кон- центрацию паратиона (тиофоса), равную 0,1 мкг[л, Гуппии можно 186
Таблица 11. JlKso зарлна для разного типа рыб при разных экспозициях Порода рыб Вода ЛК50 (мкг/л) при экспозиции 24 ч 48 ч 96 ч Pimephales promelas Мягкая 6,5 5,3 4,4 Жесткая 32,1 31,9 31,9 Lepomis cyanellus Мягкая 4,6 4,2 4,2 Жесткая 15,2 15,2 15,2 Lebistes reticulalus (гуппии) Мягкая 8,3 7,2 7,2 Жесткая 21,0 14,5 13,8 Lepomis macrochirus Мягкая 7,5 3,2 3,2 Жесткая 23,5 23,5 23,5 Carassus auratus (золотые рыбки) Мягкая 16,1 11,8 9,8 использовать 8 для обнаружения следов растворенного в воде сер- ного иприта (5 мг/л). Для обнаружения и определения остаточных количеств фосфор- содержащих инсектицидов в растениях могут быть использованы мухи9~и’19~21, кровяные пиявки12’13 и водяные блохи21. Для этого мух помещают в плоские прикрытые стеклянные чашки, где они со- прикасаются с экстрактом, полученным из испытуемого материала; пиявок помещают в водную вытяжку. Чувствительность, достигае- мая в этих определениях, очень высока. Так как получаемые ре- зультаты зависят от условий, последние должны строго соблю- даться и фиксироваться. Так, например, можно обнаружить уже 5 мкг паратиона (после предварительного окисления) по гибели пиявок в 50 мл водной вытяжки при экспозиции 24 ч. Интерес представляет обнаружение токсических фосфорорганических сое- динений на бумажных хроматограммах посредством контакта ли- чинок комаров с отдельными участками хроматограммы, разрезан- ной на равные части14. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что такое средняя смертельная доза ЛД50 н средняя смертельная кон- центрация JlKso? ЛИ ТЕРА ТУРА 1. Northrop J. Н., J. Gen. Physiol., 30, 475 (1947). 2. R i с h t е г s С. Е„ Berliner Tierarztl. Wschschr., 1933, 477. 3. Richters С. E., Die Tiere im chemischen Kriege, Berlin, 1932. 4. Weiss Ch. M., Botts J. L., Sewage Ind. Wastes, 29, 810 (1957). 5. A m m о n R., Bockendahl H., Arzneimiffel-Froschg., 12. 812 (1962) 6. Weiss Ch. M., G a k s t a 11 e r J. H., J. Water Pollut. Control. Fed., 36, 240 (1964). 7. Weiss Ch. M., J. Water Pollut. Control Fed., 37, 647 (1965). 8. Ц и т о в и ч И. С. и др., Фарм. и токсикол.. 7, 44 (1944). 9. К 1 i m m е г О. R., Р f a 11 W., Arzneimittel-Forschg., 5, 3 (1955). 187
10. Hoffmann R. A., Cohen N. W., J. Econ. Entom., 47, 701 (1954). 11. McCaulley D. F., Cook J. W., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 42, 200 (1959). 12. S trailer R., Dissertation, Naturw. Fakultat Univ. Erlangen, 1957. 13. D a n n 0., S t r a 11 e r R., Arch. Pharmaz., 292, 723 (1959). 14. T a p i о S., Suomen Kem., 35, A6 (1962). 15. Behrens, К a r b e r, Arch. Exper. Path. Pharmak., 177, 379 (1935). 16. van der Waerden, Arch. Exper. Path. Pharmak., 195, 389 (1940). 17. Henderson C., Pickering H., Trans. Amer. Fish. Soc., 87, 39 (1957)- 18. T i gh e J. F., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 43, 82 (1960). 19. Sanjean J. et al., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 44, 163 (1961). 20. Sun Y. P., Johnson E. R., J. Assoc. Off. Agric. Chem., 46, 524 (1963). 21. Di em a i r W., К n о p f K., Z. Ernahrungswiss., 3, 63 (1963).
8. ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Определение физических констант используют для идентификации соединений при анализе неизвестных веществ, в лабораторных исследованиях известных веществ оно служит контролем чистоты соединений, а в синтетических работах — способом установления идентичности полученных продуктов. Для твердых веществ опреде- ляют температуру плавления, для жидкостей — температуру ки- пения, плотность, давление пара и показатель преломления. Перед определением констант вещество подвергают тщательной очистке путем перекристаллизации, сублимации, перегонки или методами препаративной хроматографии. Спектральные исследования, осо- бенно в области ИК-спектров, предоставляют более широкие воз- можности для характеристики уже известных и идентификации не- известных веществ. ИК-спектр чистого вещества по своей специфич- ности сравним со значением отпечатка пальца в криминалистике. Несмотря на то, что физические методы уступают по точности химическим методам анализа, они имеют значительные преимуще- ства, заключающиеся в относительном сокращении времени ана- лиза, уменьшении ручных операций и большей чувствительности. Данные табл, 12, заимствованные из работы Кинитца, дают воз- можность сравнить некоторые химические и физические методы, применяемые для количественного анализа ,60. 8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ Для определения плотности ОВ удобны пикнометры. Определив массу пикнометра с веществом (Д), массу пикнометра с водой (Б) и массу пустого пикнометра (В), рассчитывают плотность (d) по следующей формуле: . А —В d==~B=B Обычные пикнометры обладают тем существенным недостат- ком, что при погружении капилляра, как правило, наружу через шлиф вытесняется некоторое количество жидкости. Это делает их малопригодными для работы с ОВ. Значительно более удобны пикнометры, предложенные Шпренгелем — Оствальдом (рис. 10). Жидкость засасывают через отверстие А (при помощи резино- вой груши или медицинским шприцем с резиновым шлангом), 189
Таблица 12. Сравнительная оценка некоторых химических и физических методов анализа О Что подлежит определению Метод Количество вещества Р, мг Границы опреде- ления Е *, мг Эффектив- ность метода 3* Р/Е Точность результатов, относ. % Продс (без подго ручные операции, мин >лжительно товительны расчеты, мин :ть анализа х мероприятий) общая продолжи- тельность анализа, мин Анализ неорганических соединений Элементы, катио- ны, анионы Весовой макроопределе- ние микроопределе- нне 100—500 3-10 0,1 0,002 103 ю3—ю4 0,2-0,5 0,5 20—120 30—120 2-5 2-5 60—300 60—300 То же Объемный макроопределе- ние 20-500 0,1 103-104 0,2-0,5 2-20 2-5 5—25 мнкроопределе- ние 3-10 0,001 103-104 0,2—0,5 2-20 2-5 5—25 > Колориметрия 0,1-1 0,0001 ю3—ю4 1-2 2-5 2-5 5-10 Анализ органических соединений Функциональные группы, молеку- Общий анализ макроопределе- 200—1000 0,1 2- 103—104 0,2—0,5 10-240 5-10 15-250 лы ние микроопределе- ние 3—10 0,002 103—104 0,2—0,5 5-150 5—10 10-160
С, Н, N, О, S, С1, неорганические соединения Элементы, катио- ны, функцио- нальные группы Элементный анализ, микрометод Капельный анализ органический и не- органический 3-5 0,01—0,1 0,01 0,00001 103 108—104 0,3-1,0 качественно 20-40 1-2 2-5 25-45 1-2 Ф и з и ч е ские методы анализа Молекулы Газовая хроматогра- фия 0,5-10 0,0001 10s—106 1-3 5-60 5-15 10-75 Функциональные группы, молеку- лы ИК-спектроскопия 0,5-5 0,005 102-103 1—2 5-10 10-30 15-45 Элементы Пламенная фотомет- рия 1-10 0,0005 10s—ю4 1-2 1-2 2-5 3-10 То же Эмиссиониаи спек- трометрия 0,1-1,0 0,00005 104—10s 2-3 1—2 2-10 3-15 » Рентгеио-флуорес- центный спектраль- ный анализ 100 0,01 ю4 2-5 1-2 2-10 3-15 Элементы, моле- кулы Масс-спектрометрня 0,1-10 0,0001 103-106 1-2 10-20 10-50 15-60 Элементы Нейтронный актива- ционный анализ 1-100 10“8 106—10s 5-10 10-60 15 25-1000 • Без очистки вещества. * * Продолжительность облучения 10—1000 мин.
на отростке В имеется метка, до которой нужно доводить объем жидкости. Избыток жидкости удаляют тампоном из целлюлозы. Рис. 11. Самонаполняющийся пикнометр Хенниона124. Рис. 10. Пикнометр Шпренге- ля — Оствальда. Очень удобен для работы с токсичными жидкостями самонапол- няющийся пикнометр Хенниона 124, который легко может быть из- готовлен в лаборатории из обычной пипетки соответствующего раз- мера (рис. 11). Отросток капилляра А погружают в жидкость, и после того как пикнометр заполнится до кали- бровочной метки В, отверстие С закрывают пальцем, удаляют остатки вещества с поверх- ности отростка А и взвешивают пикнометр. 8.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ Для определения температуры плавления ис- пытуемое вещество помещают в запаянный с одного конца стеклянный капилляр, опускают в аппарат Тиле (рис. 12) и нагревают в бане с серной кислотой или, в случае ОВ, в более удобном для этой цели медном или алюминие- вом блоке. Наполнение капилляра проводят на стеклянной пластинке, которую затем де- газируют. Для быстрого определения температуры Рис. 12. Стеклянный ПЛавления ОВ, разлагающихся при длительном ления температуры нагревании, очень удобна нагревательная баня плавления по Тнле. Кофлера. Она представляет собой металличе- ское тело шириной 4 см и длиной 37 см, в ко- тором вследствие одностороннего электрического нагрева возникает температурный перепад с градиентом, близким к линейному. Веще- ство насыпают непосредственно на хромированную поверхность на- гревательного элемента. В зависимости от чистоты вещества тотчас 192
обнаруживается более или менее резкая граница между жидкой и твердой фазами. Определение температуры плавления в капиллярах может быть выполнено очень точно. Для этого определяют в предварительном опыте приблизительную температуру плавления, а затем при вто- ром определении капилляр помещают в прибор после того, как последний будет нагрет на несколько градусов ниже температуры, установленной в предварительном определении, и вновь определяют температуру плавления. Если испытуемое вещество имеется в очень ограниченном коли- честве, то температуру плавления можно определять под микро- скопом в микронагревателе, для чего требуется всего несколько кристаллов вещества. Метод дает возможность обнаруживать при- меси значительно лучше, чем в капилляре, и наблюдать за обра- зованием эвтектических смесей с основным веществом. Вещество считается чистым, если после перекристаллизации его температура плавления изменяется не больше чем на 1 °C. Точным критерием идентичности вещестра является температура плавления смеси испытуемого и известного чистого вещества с оди- наковой температурой плавления. Для этого тщательно перемеши- вают при растирании равные части испытуемого и известного веще- ства и помещают в капилляр. Если температура плавления смеси соответствует температуре плавления известного вещества, то это означает, что испытуемое вещество идентично ему. 8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ Выбор метода определения зависит от имеющегося в распоряжении количества исследуемого вещества. При исследовании ОВ в поле- вых условиях количество вещества будет в общем незначительно, и потребуется определять температуру кипения микрометодом. Для этого хорошо подходит стеклянная трубка диаметром примерно 6 мм, прикрепляемая при помощи резинового кольца к термометру (рис. 13). В трубку, содержащую некоторое количество испытуе- мой жидкости, опускают запаянный с одного конца капилляр так чтобы его открытый конец был погружен в испытуемую жидкость. При нагревании на горелке или в бане по достижении температуры кипения испытуемого вещества по стенке капилляра идет равномер- ный ток пузырьков. Иную возможность определения температуры кипения пред- ставляют трубки, предложенные Эмихом (рис. 14). У капилляра длиной примерно 8 см и внутренним диаметром 1 мм оттягивают при помощи микрогорелки отросток длиной 2 см, через который засасывают испытуемое вещество. Затем отросток запаивают так, чтобы между запаянным концом и жидкостью остался небольшой пузырек воздуха. Капилляр укрепляют на термометре и вносят в прибор для определения температуры плавления. При достижении температуры кипения воздушный пузырек поднимается до зеркала жидкости бани (см. рис. 14); в этот момент отмечают температуру. 7 Зак. 677 193
Приведенные выше методы дают надежные результаты только для чистых веществ, кипящих без разложения при нормальном дав- лении. Для смесей веществ температуру кипения компонентов опре- деляют в процессе фракционной перегонки. Температуру кипения ОВ, которые при нормальном давлении кипят при высокой температуре (>200°C) и с разложением, уста- навливают путем перегонки в вакууме в соответствующей микро- аппаратуре. Для оценки чистоты вещества достаточно установить, что при постоянном давлении большая часть вещества перегоняется Рис. 13. Прибор для определения темпера- туры кипения. Рис. 14. Трубки Эмиха для определения температуры ки- пения. в узком интервале температур. Установление точной температуры кипения этого вещества при нормальном давлении осуществляется перегонкой его при двух различных пониженных давлениях с по- следующим расчетом температуры, основанном ga зависимости давления пара от давления. Обзор различных способов расчета и требуемые для этого константы можно найти в справочнике Крелля 8. 8.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОГО ПАРА Различают два типа методов определения давления пара — стати- ческий и динамический. В статических методах вещество, подлежащее исследованию, доводят до определенной, поддерживаемой постоянной, температу- ры и измеряют устанавливающееся при термическом равновесии между обеими фазами давление пара каким-либо прибором. В динамических методах при помощи маностата поддерживают постоянное давление и доводят испытуемое вещество до кипения. Давление пара вещества при температуре кипения будет равно установленному давлению. К динамическим способам относится метод переноса, в котором определяют количество газообразной фазы, образующейся при со- ответствующей измеряемой температуре и находящейся в равнове- 194
сии с жидкой или твердой фазами исследуемого вещества. Через исследуемое вещество пропускают ток инертного газа. При соот- ветствующей малой скорости газового потока давление насыщен- ного пара вещества становится равным его парциальному давлению в смеси. Увлеченный газообразным потоком пар исследуемого ве- щества выделяют из смеси конденсацией или вымораживанием и определяют взвешиванием, либо его связывают каким-либо реаген- том и после этого определяют соответствующим количественным методом. Последний способ удобен для определения весьма низких давлений пара, ниже 10~4 мм рт.ст. Такой способ был использован для определения давления пара серного иприта 125. Недостаточно точным, но вместе с тем простым и удовлетворяю- щим многим целям является способ определения температуры ки- пения по крайней мере при двух различных давлениях. Искомое давление пара интерполируют по калибровочной кривой, построен- ной как функция lg Р (мм рт. ст.) от обратной температуры 1/Т (°К-1) для любого значения температуры. В литературе описаны методы точного определения весьма низких давлений пара, в которых используется сложная аппарату- ра 66>67. Рис. 15. Прибор для определения давления насыщенного пара по Дрюсу: /—термостат; 2—измерительный сосуд; 3—манометр; 4, 5—краны; 6 — промежуточная емкость. Весьма удобное приспособление, разработанное Дрюсом, дает возможность определять давления пара жидкостей от 1 мм рт. ст. при любой температуре. Для этого требуется немного исследуемого вещества и ртути, а сам измерительный сосуд так дешев в изготов- лении, что его можно использовать однократно. Способ может быть осуществлен в любой лаборатории, имеющей масляный вакуум- насос. На рис. 15 показано устройство установки. При проведении определения измерительный сосуд 2 находится в термо- стате 1. Как это показано на рисунке, он заполнен ртутью. После включения его всю систему эвакуируют. После того как уровень ртути в запаянном колене из- мерительного сосуда слегка опустится, впускают через трехходовой кран 5 воздух. Осторожным опрокидыванием сосуда 2 из него удаляют возникший над ртутью Воздушный пузырек н вводят в него несколько капель исследуемого вещества. 7* 195
Опрокидыванием переводят его в запаянное колено — над ртутью. После по- вторного эвакуирования системы и заполнения ее воздухом возникший снова пузырек воздуха удаляют. (Не имеет значения, что при этом удаляется и часть испытуемого вещества). По окончании этих операций измерительный сосуд тер- мостатируют и установку снова эвакуируют. При помощи крана 4, конец кото- рого оттянут в капилляр, регулируют вакуум так, чтобы ртуть в обоих коленах сосуда находилась иа одном уровне. Давление, отмечаемое манометром 3, соот- ветствует давлению пара вещества при температуре термостата. Ступенчатым повышением температуры и соответствующим выравниванием вакуума можно установить зависимость давления пара от температуры. Если при весьма низ- ком давлении пара разрежение, создаваемое вакуум-насосом, оказывается не- достаточным для выравнивания уровня ртутн в измерительном сосуде, то к измерительному сосуду прикрепляют шкалу, по которой отмечают наблюдаемый уровень ртути и устанавливают давление пара вещества в миллиметрах по раз- ности показаний манометра 3 и шкалы измерительного сосуда 2. 8.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Если показатель преломления измеряется при постоянной темпе- ратуре и определенной длине волны падающего луча света, то в известных пределах он может рассматриваться как константа ве- щества и служить характеристикой органического соединения. Кро- ме того, показатель преломления может быть использован для ко- личествененого определения концентрации раствора или для ана- лиза бинарных жидких смесей. Связав показатель преломления с другой величиной, зависящей от температуры, а именно с плот- ностью,. Лорентц и Лоренц ввели понятие молекулярной рефракции, представляющей собой абсолютную константу вещества, которая очень мало зависит от температуры и выражается следующей фор- мулой: где п — показатель преломления определенной длины волны при определенной температуре; М — определенный или принятый молекулярный вес; d — плотность при той же температуре. Молекулярная рефракция, в соответствии с ее первоначальным теоретическим толкованием, должна быть величиной аддитивной, складывающейся из атомных рефракций. Однако многочисленные исследования показали, что аддитивность осуществляется только в первом приближении, так как при вычислении ее не были приняты во внимание взаимное влияние связей и строение молекулы. По- этому в последнее время приняло вычислять молекулярную рефрак- цию исходя из суммы рефракций связей. Величины рефракций свя- зей, рассчитанные преимущественно Фогелем 1 и Сайром 2, приве- дены в табл. 13. Рефракции связей для фосфорорганических со- единений были рассчитаны и другими авторами 3-4’7-8. Эйзенлор и Вёлиш5 показали, что так называемый молекулярный показатель преломления Мп2£, представляющий собой произведение молеку- лярного веса на показатель преломления, вычисленный для линии D при 20 °C, обладает такими же аддитивными свойствами, что и молекулярная рефракция. Константы рефракций связей, приведен- 196
Таблица 13. Рефракции связей и их константы (при 20° С для £>-лниии натрия) Связь Рефракция связи Константы рефракций связей (рефракции связей Эйзенлора) Связь Рефракция связи Константы рефракций связей (рефракции связей Эйзеилора) Р-С 3,575 25,57 С—О (ацета- 1,46 Р-С1 8,856 68,57 ли) р-н 4,010 16,68 <=О 3,32 29,39 Р-0 3,102 28,11 С=О (метил- 3,49 — Р->О -1,032 22,17 кетоны) P-S 7,583 47,07 C-S 4,61 32,84 P->S 6,866 54,26 C=S 11,91 — P-F — 34,98 С—N 1,57 — P-N — 29,28 C=N 3,76 — С-Н 1,676 3,87 О—Н (спирты) 1,66 13,15 С-С 1,296 12,86 О—Н (кисло- 1,80 10,54 С=С 4,17 9,39 ты) С—С (шестичлен- 1,27 S-H 4,80 — ных циклов) S-S 8,11 — С—С (в аромати- 2,688 — S-O 4,94 37,1 ческих систе- s->o -0,20 20,84 мах) N-H 1,76 7,26 C-F 1,55 N—О 2,43 — С-С1 6,51 56,80 N->O 1,78 — С-Вг 9,39 124,51 N=O 4,0 32,26 С—О (эфир) 1,54 — N-N 1,99 — N=N 4,12 — ные в графе 3 табл. 13, вычислялись на этой основе. Исходя из них и используя выражение 20 S п°~~м (где S — сумма констант рефракций связей), можно вычислить по- казатель преломления. Показатель преломления ОВ определяют в рефрактометре Аббе, устанавливаемом в вытяжном шкафу. Чистку прибора осуще- ствляют осторожным, но тщательным промыванием призм ватными тампонами, смоченными спиртом. Тампоны после употребления собирают в отдельный сосуд и затем сжигают. Очень удобен для работы с малыми количествами жидкости микрорефрактометр Джелли. В этом рефрактометре можно определять показатели пре- ломления в интервале от 1,33 до 1,92 с точностью до третьего зна- ка после запятой. 8.6. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Абсорбционная спектроскопия в видимой и ультрафиолетовой об- ласти спектра является одним из старейших физических спосо- бов изучения строения органических соединений, а визуальная 197
колориметрия и фотометрия представляют собой наиболее употре- бительные методы определения концентрации окрашенных илн флуоресцирующих соединений. Поглощение света в этих областях спектра, т. е. от 400 до 1000 Нм (видимая область) и от 200 до 400 нм (УФ-спектр), при- водит к возбуждению слабо связанных валентных электронов и вызывает их колебание. Такое поглощение обнаруживается у мо- лекул, содержащих хромофорные группы *, причем оно существен- но усиливается конъюгацией большого числа этих грудп и одновре- менным присутствием ауксохромных групп**. Прочно связанные валентные электроны возбуждаются в области ниже 200 нм так на- зываемым вакуумным или УФ-излучением Шумана, а возбужде- ние еще более прочно связанных, близких к ядру внутренних элек- тронов происходит только в области рентгеновского излучения. Спектры в видимой и УФ-областях йе очень четко выражены и обычно имеют мало максимумов и минимумов. Поэтому их ис- пользование для характеристики органических соединений весьма ограничено. Значительный успех молекулярной спектроскопии был обусловлен открытием ИК-области спектра. Благодаря дальней- шему развитию термоэлементов, явившихся детекторами термо- излучения, эта область спектроскопии стала более чувствительной; последнее увеличило разрешающую способность монохроматоров. Инфракрасная область простирается от красного конца видимой части спектра до области коротких электромагнитных волн. Интер- вал от 0,75 до 3-10~6 м обозначают как область близкого ИК-излу- чения, интервал от 3 до 40 • 10~8 м как область среднего, а выше этих величин волн — область далекого ИК-излучения. Поглощение в близкой и средней областях основано на совпадении частоты ко- лебания молекул с частотой колебания волн этой области. В интер- вале дальнего ИК-излучеиия вращательное движение молекул про- исходит вокруг осей главного