§ 23. З’ЄДНАННЯ ХРОМУ
Застосування та токсичність сполук хрому.Сполуки хрому широко використовуються в різних галузях народного господарства. Вони застосовуються у шкіряній та текстильній промисловостях, використовуються для хромування металевих виробів, для виробництва сірників, фарб, кіно- та фотоплівок. У хімічній промисловості сполуки хрому застосовують як окислювачі. Ряд сполук хрому застосовується в хімічних лабораторіях як реактиви. Зважаючи на токсичність сполук хрому, вони не застосовуються в медицині.
Зі сполук хрому, що застосовуються в різних галузях народного господарства, найбільш отруйними є хромати та дихромати. Причому дихромати більш отруйні, ніж хромати. Хромати та дихромати мають подразнюючу та припікаючу дію на шкіру та слизові оболонки, викликаючи виразки. Під впливом хроматів та дихроматів може наступити гемоліз та утворюється метгемоглобін. Після надходження сполук хрому в організм через харчовий канал може наступати припухлість, а потім опіки слизових оболонок рота, стравоходу та шлунка. Уражені сполуками хрому ділянки харчового каналу набувають жовтого забарвлення. При отруєнні сполуками хрому можуть настати пронос та криваве блювання. Іноді блювотні маси мають жовте або зелене забарвлення. При надходженні до організму великих кількостей пилу, що містить сполуки хрому, розвивається пневмонія.
При гострих отруєннях сполуками хрому вони накопичуються у печінці, нирках та ендокринних залозах. Сполуки хрому виводяться з організму переважно через нирки. У зв'язку з цим при отруєнні зазначеними сполуками уражаються нирки та слизові оболонки сечовивідних шляхів.
Дослідження мінералізатів на наявність хрому
Після руйнування біологічного матеріалу сірчаною та азотною кислотами в отриманомумінералізат хром в основному знаходиться в тривалентному стані. Для виявлення хрому в мінералізатах застосовують реакцію утворення надхромової кислоти та реакцію з дифенілкарбазидом.
Реакція утворення надхромової кислоти.Іони хрому Cr 3+ окислюють за допомогою персульфату амонію в присутності каталізатора (солі срібла) до дихромат-іонів. Після додавання пероксиду водню до дихромату утворюється надхромова кислота, що має блакитне або синьо-блакитне забарвлення. Цій кислоті приписують кілька формул: Н2CrO6, Н3CrO8, Н7CrO10 та ін.
Утворення надхромової кислоти можна наступними рівняннями:
Чутливість реакції утворення надхромової кислоти знижується у присутності солей заліза (III) та сурми (III), для маскування яких додають фосфати. Надхромова кислота швидко розкладається у водних розчинах. Тому з водних розчинів її екстрагують органічними розчинниками (етиловий ефір, етилацетат, аміловий спирт та ін), в яких надхромова кислота стійкіша, ніж у воді.
Виконання реакції.У пробірку вносять 5 мл мінералізату, по краплях додають 30% розчин гідроксиду натрію до рН = 7. Потім в пробірку вносять ще 1 мл мінералізату і вміст пробірки збовтують. Після цього в пробірку вносять 1-2 краплі 10% розчину нітрату срібла, 0,5 г персульфату амонію і нагрівають на киплячій водяній бані протягом 20 хв. Потім пробірку з вмістом охолоджують у крижаній воді протягом 10-15 хв. До охолодженої рідини додають 1 мл насиченого розчину дигідрофосфату натрію та перевіряють рН середовища. При необхідності рідину доводять до рН = 15-17. Після цього в пробірку вносять оцтово-етиловий ефір, товщина шару якого повинна бути близько 0,5-0,6 см, і 2-3 краплі 25% розчину пероксидуводню. Вміст пробірки енергійно збовтують. За наявності іонів хрому Cr 3+ в мінералізаті шар органічного розчинника набуває забарвлення (від блакитного до синього). Межа виявлення: 2 мкг хрому на 1 мл. Межа виявлення: 0,2 мг хрому у 100 г біологічного матеріалу.
Реакція з дифенілкарбазидом.При виконанні цієї реакції іони хрому, що знаходяться в мінералізаті, окислюють персульфатом амонію в присутності каталізатора (іони срібла) до дихромат-іонів. Чутливість цієї реакції знижують іони заліза (III), сурми (III) та ін. Для маскування іонів, що заважають, додають фосфати.
Дихромат-іони, що утворилися, реагують з дифенілкарбазидом. Спочатку дихромат-іони окислюють дифенілкарбазид (I) до дифенілкарбазону (II), який не має забарвлення. При подальшому окисленні утворюється дифенілкарбадіазон (III), що має світло-жовте забарвлення:
При цій реакції дихромат-іони відновлюються до двовалентного хрому Cr2+, але не до Cr3+. Іони Cr 2+ з енольною формою дифенілкарбазону (IV) дають внутрішньокомплексну сіль (V), що має червоно-фіолетове забарвлення:
Виконання реакції.У пробірку вносять 1 мл мінералізату, до якого додають 4 мл води, 1 краплю 10% розчину нітрату срібла і 0,5 г персульфату амонію. Пробірку з сумішшю нагрівають на киплячій водяній бані протягом 20 хв, а потім до неї вносять 1 мл насиченого розчину дигідрофосфату натрію і по краплях додають 5% розчин гідроксиду натрію до рН=1,5-1,7. Після доведення рідини до вказаного рН до неї додають 1 мл 0,25% розчину дифенілкарбазиду в суміші етилового спирту і ацетону (1:1) і збовтують вміст пробірки. За наявності іонів хрому в мінералізаті розчин набуває рожевого або червоно-фіолетового забарвлення. Межа виявлення: 0,002 мкг хрому на 1 мл.Межа виявлення: 0,1 мг хрому 100 г біологічного матеріалу.
Виявлення хромат-іонів у присутності перманганат-іонів.Виявленню хромат-іонів за допомогою реакції з дифенілкарбазидом заважають перманганат-іони, що мають власне забарвлення. Тому перед виконанням реакції на хромат-іони з дифенілкарбазидом відновлюють перманганат-іони за допомогою азиду натрію NaN 3, який є сіль азотистоводневої кислоти Η—Ν=Ν≡Ν. Хромат-іони з азидом натрію практично не реагують. Декілька кристаликів азиду натрію достатньо для швидкого відновлення перманганат-іонів.
Виконання реакції.У поглиблення на краплинній платівці вносять краплю досліджуваного розчину, додають краплю концентрованої сірчаної кислоти та кілька кристаликів азиду натрію. Суміш перемішують скляною паличкою до зникнення фарбування перманганат-іонів. Потім додають краплю 1% спиртового розчину дифенілкарбазиду. У присутності хроматів з'являється синьо-фіолетове або червоне забарвлення. Межа виявлення: 0,5 мкг хромат-іонів у пробі.