Эти методы основаны на поглощении электромагнитного излучения определяемым веществом. Область спектра характеризуется определенным участком длин волн электромагнитного излучения.
Для обнаружения ядовитых веществ в токсикологической химии используют спектрометрию в ближней ультрафиолетовой области от 200 до 380 нм, в видимой области и средней инфракрасной области спектра. Ультрафиолетовая область до 200 нм требует специальных (вакуумных) устройств. Аппаратура для дальней инфракрасной области в нашей стране используется в научных целях и в широкой практике не применяется.
Инфракрасная спектроскопия — раздел спектроскопии, охватывающий длинноволновую область спектра (>730 нм за красной границей видимого света). Инфракрасные спектры возникают в результате колебательного (отчасти вращательного) движения молекул, а именно — в результате переходов между колебательными уровнями основного электронного состояния молекул. ИК излучение поглощают многие газы, за исключением таких как О2, N2, H2, Cl2 и одноатомных газов. Поглощение происходит на длине волны, характерной для каждого определенного газа, для СО, например, таковой является длина волны 4,7 мкм.
По инфракрасным спектрам поглощения можно установить строение молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно короткими молекулами: антибиотиков, ферментов, алкалоидов, полимеров, комплексных соединений и др. Колебательные спектры молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно длинными молекулами (белки, жиры, углеводы, ДНК, РНК и др.) находятся в терагерцовом диапазоне, поэтому строение этих молекул можно установить с помощью радиочастотных спектрометров терагерцового диапазона. По числу и положению пиков в ИК спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ).
|
|
Спектр поглощения в инфракрасной области представляет собой сложную кривую с большим числом максимумов и минимумов. Спектральные характеристики (положение максимумов полос, их полуширина, интенсивность) индивидуальной молекулы зависят от масс составляющих ее атомов, геометрического строения, особенностей межатомных сил, распределения заряда и др. Поэтому ИК-спектры строго индивидуальны, что особенно ценно для идентификации вещества. В фармацевтическом и химико-токсикологическом анализе используется область электромагнитного спектра, которая охватывает интервал 4000-250 обратных см. Совокупность всех полос поглощения, образующая ИК-спектр данного соединения, однозначно определяет его индивидуальность, используется для определения подлинности лекарственного (токсического) вещества и подтверждает его нахождение в извлечениях из объектов химико-токсикологического анализа.
При оценке полученных спектров извлечений из объектов важно знать, какие групповые частоты связаны с наличием в молекуле исследуемого соединения определенных функциональных групп. Такие частоты называются характеристическими. Различные молекулы, содержащие одну и ту же атомную группировку, будут давать в ИК-спектре полосы поглощения в области одной и той же характеристической частоты. Это является основой качественного анализа по ИК-спектрам. Например, полосы в области 3000-3600 см 1 могут быть отнесены только О-Н- или N-H-связям, и отсутствие полос в этой области спектра однозначно свидетельствует об отсутствии ОН- и NH-групп в анализируемом веществе. Некоторые полосы приведены в таблице 13.
|
|
ИК-спектроскопия используется для обнаружения многих органических соединений, имеющих токсикологическое значение. Методика обнаружения веществ кислотного и основного характера сводится к следующему: сухой остаток после испарения органического растворителя (экстракта из биологического объекта) растирают с сухим мелко-измельченным бромидом калия в соотношении 1:200 или 1:300 (зависит от марки прибора). Часть смеси переносят в специальную матрицу и прессуют. Полученный прозрачный диск помещают в прибор ИК-спектрофотометр и проводят измерения.
Параллельно анализируют стандартный образец. Совпадение полос поглощения в обоих спектрах свидетельствует об идентичности веществ.
Если отсутствует стандартный образец, то пользуются сборниками спектров (атласами), в которых приводятся спектры веществ и точные условия приготовления пробы для анализа. К настоящему времени изучены и сведены в соответствующие таблицы и атласы инфракрасные спектры более 20 000 различных соединений, что значительно облегчает практическое использование этого метода.
Метод отличается универсальностью, избирательностью и весьма характерен. В иностранной литературе его часто называют finger print, т.е. отпечатки пальцев, что означает неповторимость инфракрасного спектра каждого соединения.
Надежная идентификация токсических веществ с помощью этого метода может быть проведена только после тщательной очистки извлечений из объекта.
|
|
Спектрофотометрия.
Это— физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ (определения следов элементов в металлах, сплавах, технических объектах). Приборы спектрофотометрии — спектрофотометры.
Спектрофотометрия — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ.
Спектрофотометрия - метод анализа, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения, обусловленного электронными переходами: а-о*, п-о*, п-к* (переходы перечислены в порядке уменьшения энергии, необходимой для их осуществления).
Различные электронные переходы в молекулах веществ требуют неодинаковой энергии, а поэтому полосы поглощения располагаются при разных длинах волн.
Наибольшей энергии требует о-а* переход. Он связан с возбуждением внутренних электронов и соответствует поглощению в дальней УФ-области (Х<200 нм). Такие переходы наблюдаются у метана, этана и других насыщенных углеводородов. Из числа токсикологически важных соединений такой переход а-о* характерен для соединений: 
Люминесцентный метод анализа
Это совокупность методов анализа, основанных на явлении люминесценции. Наибольшее распространение получил анализ, основанный на фотолюминесценции исследуемого вешества. Pегистрируют люминесценцию визуально, фотографически или фотоэлектрически с помощью спектрографов, фотометров и спектрофотометров. Качественный люминесцентный анализ проводят по спектрам люминесценции. Разновидность качеств. люминесцентного анализа - сортовой анализ, который позволяет обнаруживать невидимые при обычном освещении различия в исследуемых объектах и используется для установления сортности и качества стекол, семян, с.-х. продукции, для определенияминералов в породах, поверхностных и сквозных дефектов выявления подделок, в криминалистике и т.д. Этот метод основан на явлении люминесценции. Наибольшее распространение получил анализ, основанный на люминесценции, возбуждаемой УФ-излучением. Для этой цели применяют ртутно-кварцевую лампу типа ПРК и светофильтры УФС-3 и УФС-4, которые почти полностью поглощают видимый свет, но пропускают ультрафиолетовый.
По характеру люминесцентного свечения различают фосфоресценцию - свечение, продолжающееся более или менее длительное время после отключения источника возбуждения свечения и флуоресценцию - свечение, прекращающееся сразу после удаления источника возбуждения.
Интенсивность флуоресценции зависит от присутствия в растворе посторонних веществ. Некоторые вещества способны гасить ее, и в их присутствии интенсивность флуоресценции падает. Например, присутствие ионов хлора значительно ослабляет флуоресценцию хинина. Некоторые вещества вызывают усиление флуоресценции, например серная кислота. Способность некоторых ядовитых веществ флуоресцировать используется в химико-токсикологическом анализе с целью их обнаружения. Эта реакция отличается высокой чувствительностью.
Если органическое соединение обладает кислотными или основными свойствами, его люминесценция меняется в зависимости от рН среды. Например, в кислой среде в присутствии серной кислоты хинин имеет голубую флуоресценцию, в щелочной среде (рН=9) хинин флуоресцирует фиолетовым цветом. Продукты окисления хинина имеют желто-зеленую флуоресценцию.
Флуоресценция используется для обнаружения пахикарпина. Продукты ею окисления флуоресцируют красно-оранжевым цветом. Для секуринииа характерна желто коричневая флуоресценция.
Способность ядовитых веществ флуоресцировать или поглощать УФ-лучи используется при определении в биологических объектах лекарственных и наркотических веществ с помощью хроматографии в тонком слое сорбента. При облучении пластинки УФ-излучателем возможно обнаружение некоторых ядовитых веществ. Флуоресцировать могут и трупные яды, выделяемые из объекта вместе с веществами кислотного и основного характера. Например, при облучении УФ-лучами норгарман дает темно-синюю флуоресценцию, триптамин - желто-зеленую. Поэтому использование люминесцентного анализа сочетается с применением других подтверждающих способов и реакций обнаружения.
Люминесцентный метод широко используется также в иммунохимическсом анализе для обнаружения и определения многих лекарственных и наркотических вещеществ.