CZ14443U1 - Detekční trubička ke stanovení lewisitu a policejních plynů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká složení indikační náplně a konstrukce detekční trubičky ke stanovení bojové chemické látky lewisitu a policejních plynů CN a CS pro případ jejich válečného použití, zneužití k teroristickým účelům nebo při monitorování podezřelých chemických provozů a skladů.

Dosavadní stav techniky

Detekce a stanovení lewisitu a policejních plynů CN a CS je součástí vojskové analytické kontroly, která využívá barevných reakcí s kolorimetrickým nebo spektrofotometrickým io vyhodnocením.

Jednoduchá analýza lewisitu [dichlor(2-chlorvinyl)arsan, kódové označení L s použitím jednoduchých technických prostředků typu detekčních trubiček je principiálně založená na několika typech barevných reakcí. Nejrozšířenější je metoda založená na redukci lewisitu např. zinkem v kyselém prostředí, nebo komplexními hydridy jako je NaBIfi, za vzniku arsanu H₃As. Arsan se dokazuje dusičnanem stříbrným na citrónově žlutý Ag₃As.AgNO₃ nebo elementární stříbro [GUTZEIT, M.: Pharmaz. Ztg. 24, 263 (1879)], bromidem rtuťnatým na žlutý až hnědý (HgBr)₃As nebo Hg₃As₂ [SANGER - BLACK: J. Chem. Soc. 26, 1115 (1917)], chloridem zlatitým na elementární zlato [WINKLER, L. W.: Angel. Chem. 30, 114 (1917)], diethyldithiokarbaminanem stříbrným [VAŠÁK, V. ŠEDIVEC, V.: Chem. Listy 46, 341 (1952)], chloridem paladnatým [DE Pat. 4020753 (1991)], nebo reakcí na molybdenovou modř [RUPASINGHE, T. et al.: Anal. Chim. Acta 445, 229 (2001)]. Další možností, rovněž využívanou na přípravu detekčních trubiček, jsou přímé redukční reakce vznikajícího arsenitanu [FRANKE, S.: Lehrbuch der Militárchemie. Militarverlag DDR. Berlin 1977, s. 342], například redukce oxidu osmičelého na černě zbarvený oxid osmičitý (případně v přítomnosti benzidinu, který vzniklé zabarvení zesiluje), redukce chloridu cínatého za vzniku žlutého zabarvení, nebo redukce kyseliny molybdenové v přítomnosti chloridu zinečnatého na molybdenovou modř. Citlivá a selektivní metoda detekce lewisitu je založená na jeho alkalické hydrolýze za vzniku acetylénu, kteiý s Cu⁺ poskytuje cihlově červený acetylid měďný [ILOSVAY, L.: Ber. 32, 2697 (1899)]. Ke vzniku různých barevných produktů vedou reakce lewisitu v alkalickém prostředí s řadou aromatických nitrosloučenin, což bylo ověřeno jako kapkovací reakce na papíře [YOE, J. H. COGBILL, E. C.: Mikrochím. Acta 38, 492 (1951)].

Látku CN (ω-chloracetofenon) a látku CS (2-chlorbenzylidenmalononitril) je možné stanovit pomocí detekční trubičky, která obsahuje silikagel s imobilizovaným 1, 3dinitrobenzenem a ampulku s 20 % hydroxidem sodným. V důsledku tzv. Zimmermannovy reakce [ZIMMERMANN, W.: Z. Physiol. Chem. 233, 257 (1935)] vzniká s látkou CN malinově červené zabarvení [REISSERT, A.: Ber. 37, 831 (1904)] a s látkou CS zabarvení hnědo-červené. Protože však metoda s m-dinitrobenzenem není pro látku CS příliš průkazná, byla pro její zjišťování v minulosti navržena řada dalších detekčních trubiček, jejichž volba se pak řídí požadavky na stabilitu a selektivitu. Široce je používána detekční trubička se silikagelem impregnovaným chinony a ampulkou se zásadou, např. hydroxidem amonným vmethanolu. Použitím p-chinonu je dosaženo modrého zabarvení, chloranil vyvolává zelené, 1,4-naftochinon fialové a 2, 3-brom-l, 4-naftochinon modré zabarvení [WIACEK, K. MAKLES, Z.: PL Pat. 83474 (1976)]. Detekční trubička s ninhydrinem poskytuje žluté zabarvení [EICHARDT, A. OLTHOFF, U. FRIEDEL, B.: DD Pat. 299087 (1992)], detekční trubička s nitroprusidem sodným zabarvení červené. Zajímavým činidlem na organické sloučeniny s aktivním vodíkem je benzofuroxan (benzofurazan-l-oxid), který působením látky CS přechází na fialové zbarvený reakění produkt [HADDADIN, M. et al.: Anal. Chem. 46, 2072 (1974)]. V poslední době bylo

- 1 CZ 14443 Ul navrženo a popsáno použití některých organických bisulfidů, které reagují s látkou CS za vzniku intenzivně zbarvených reakěních produktů [PITSCHMANN, V.: Chem. Listy 91, 125 (1997)].

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení spočívá ve složení indikační náplně a konstrukci detekční trubičky, která umožňuje citlivé stanovení přítomnosti řady toxických látek v ovzduší, zejména bojové chemické látky lewisitu a policejních plynů CN aCS. Náplň detekční trubičky tvoří nosič, silikagel s imobilizovaným chromogenním činidlem na bázi mononitrovaných benzoderivátů pětičlenných heterocyklických sloučenin typu benzooxadiazolu (benzofurazanu) abenzothiadiazolu (piazthiolu), jmenovitě 7-chlor-4-nitrobenzofurazanu C1(NO₂)C₆H₂NON a4-nitro-2,l,3ío benzothiadiazolu (4-nitropiazthiolu) O₂NC₆H₃NSN. Detekční roztok, umístěný v ampulce, představuje hydroxid sodný nebo hydroxid draselný ve směsi voda-ethanol.

Princip reakce závisí na analyzované látce. V případě lewisitu je využit produkt alkalické hydrolýzy lewisitu, nikoliv však acetylén (jako v případě Ilosvayova činidla), ale arsenitan sodný (schéma 1), který pak v alkalickém prostředí redukuje činidlo na modré barvivo.

CÍCH = CH-AsC1₂ + 6 NaOH -> HC = CH + 3 NaCl + 3 H₂O + Na₃AsO₃ (1)

V případě detekce policejních plynů CN a CS se jedná pravděpodobně o reakci činidla s komponenty obsahujícími aktivní vodík, podobně jako u Zimmermannova činidla.

Výhodou navrhovaného technického řešení je možnost detekce alespoň dvou skupin vojensky významných toxických látek (zpuchýřující lewisit a dráždivě látky CN, CS), přičemž tyto lze od sebe rozlišit. Jak ukazuje tabulka 1, detekční trubičkou podle technického řešení, zejména v případě použití 7-chlor-4-nitrobenzofurazanu, lze rovněž od sebe odlišit i látky CN a CS. Výhodou je také vysoká stabilita indikační náplně s imobilizovaným chromogenním činidlem.

Tabulka 1

Vyhodnocení barevných reakcí 7-chlor-4-nitrobenzofurazanu (A) a 4-nitropiazthiolu (B).

BCHL	A (zabarvení)	B (zabarvení)
Slepý test	Našedlé	Červeno-hnědé, časem slábne
CN	Červené	Modro-fialové, přechod bordové
CS	Růžové, přechod červeno-fialové	Modrofialové, přechod fialové
L	Modré	Modro-čemé, přechod skořicové

Příklady provedení

Příklad 1

Detekční trubička obsahuje aktivní sorpční náplň a ampulku s detekčním roztokem. Aktivní sorpční náplň tvoří silikagel impregnovaný 0,4 % roztokem 7-chlor-4-nitrobenzofurazanu v ethanolu. K přípravě se použije silikagel o změní 0,5-0,7 mm, vyčištěný varem ve zředěné kyselině chlorovodíkové, promyté destilovanou vodou do neutrální reakce a aktivovaný zahříváním v sušárně při 130 °C. Na 100 g silikagelu se použije 100 ml impregnačního roztoku, náplň se suší volně na vzduchu do sypkého stavu.

Detekční roztok obsahuje 20 % hydroxid sodný ve směsi voda-ethanol (5:1).

Aktivní sorpční náplň se nasype do skleněné obalové trubice na vrstvu vysokou 10 mm a proti pohybu utěsní polyethylenovými hvězdičkami a polyamidovou síťkou, vloží se ampulka s detekčním roztokem a trubice se hermeticky uzavře zatavením.

-2CZ 14443 Ul

Příklad 2

Detekční trubička obsahuje aktivní sorpční náplň a ampulku s detekčním roztokem jako u příkladu 1 s tím, že aktivní sorpční náplň tvoří silikagel impregnovaný 0,2 % roztokem 4-nitropiazthiolu v ethanolu a detekční roztok obsahuje 20 % hydroxid draselný ve směsi vodaethanol (5:1).

Uvedené příklady jsou pouze ilustrativní a nepostihují všechny možné varianty složení indikační náplně a konstrukce detekční trubičky.

Při použití se trubičkou odebere vzorek zamořené atmosféry, rozdrtí ampulka a její obsah setřese na nosič. Přítomnost toxických látek se vyhodnotí podle etalonu na základě zabarvení nosiče, ío Rušivě působí redukční látky jako oxid siřičitý, sulfan a těkavé thioly, které s 7-chlor-4-nitrobenzofurazanem poskytují modré zabarvení. S 4-nitropiazthiolem tvoří adamsit (DM) černé zabarvení a dusíkový yperit (HN-3) zabarvení modré, které rychle přechází na hnědé a slábne. Průmyslová využitelnost

Detekční trubička ke stanovení bojové chemické látky lewisitu a policejních plynů CN aCS 15 podle technického řešení je použitelná v případě jejich válečného použití, při zneužití k teroristickým účelům nebo při monitorování chemických provozů a skladů podle Úmluvy o chemických zbraních.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Detekční trubička ke stanovení lewisitu a policejních plynů CN a CS v ovzduší, 20 vyznačující se tím, že obsahuje silikagel modifikovaný chromogenním činidlem na bázi mononitrovaných benzoderivátů pětičlenných heterocyklických sloučenin typu benzooxadiazolu a benzothiadiazolu, přednostně 7-chlor-4-nitrobenzofurazanem a 4-nitro-2,l,3-benzothiadiazolem o obsahu 0,1 až 1,5% hmotnostních, a ampulku s roztokem hydroxidu sodného nebo draselného ve směsi voda-ethanol.