ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCEGO NA ĆWICZENIE:

Ćwiczenie nr 9 A. Analiza jakościowa elektrolitów w płynach ustrojowych oraz analiza składu kamieni moczowych. B. Analiza warunków rozdzielania i identyfikacji (w oparciu o reakcje charakterystyczne) składników soli. LITERATURA: 1. Brunzel N.A. Diagnostyka laboratoryjna, Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2010, ISBN 978-83-7609-264-5 2. Dembińska-Kieć A., Naskalski J.W., Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej, Urban & Partner, Wrocław 2009, ISBN 978-83-7609-137-2 3. Myśliwiec M., Wielka interna - nefrologia, Medical Tribune Polska, Warszawa 2009, ISBN 978-83-60135-62-4 4. Mikroelementy pierwiastki życia. K. Oberbeit, przekład B. Szewczyk, Wydawnictwo Interart, Warszawa 1996. 5. Biochemia. E. Bańkowski. Wyd. Elsevier Urban & Partner, Warszawa 2010. Celem ćwiczenia jest poznanie warunków identyfikacji nieorganicznych anionów występujących w moczu, nieorganicznych kationów i anionów tworzących sole stanowiące podstawę składu kamieni moczowych, oraz poznanie warunków identyfikacji nieorganicznych kationów występujących w surowicy krwi, jak również usystematyzowanie wiadomości związanych z warunkami rozdzielania i identyfikacji składników soli. ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCEGO NA ĆWICZENIE: 1. Elektrolity w płynach ustrojowych oraz ich rola fizjologiczna 2. Zaburzenia elektrolitowe w organizmie spowodowane nadmiarem lub niedoborem ich składników. 3. Występowanie oraz funkcje elektrolitów w organizmie człowieka. 4. Dokładny skład kamieni moczowych ich rodzaje oraz struktura. 5. Warunki strącania i identyfikacji kationów i anionów wszystkich grup wraz z umiejętnością zapisywania równań reakcji chemicznych charakterystycznych dla tych jonów oraz reakcji rozpuszczania trudno rozpuszczalnych osadów analizowanych kationów i anionów. 6. Znajomość obliczeń chemicznych. 7. Zagadnienia z wykładów poprzedzających ćwiczenie. 1

A. Analiza jakościowa elektrolitów w płynach ustrojowych oraz analiza składu kamieni moczowych. 1. Elektrolity ustrojowe I. CZĘŚĆ WPROWADZAJĄCA Elektrolity ustrojowe są to jony mineralne, które w płynach ustrojowych utrzymują równowagę osmotyczno-wodną i kwasowo-zasadową, czyli homeostazę; biorą udział w procesach metabolicznych i są kofaktorami w przemianie materii. Główne jony obecne w ustroju to kation sodu, wodoru, potasu, wapnia, magnezu oraz aniony: chlorkowy, fosforanowy, siarczanowy oraz wodorowęglanowy i inne o mniejszym znaczeniu diagnostycznym. Tabela 1. Podstawowe elektrolity przestrzeni wodnych u człowieka Elektrolity Płyn pozakomórkowy Osocze mmol/l Śródmiąższowy mmol/l KATIONY Płyn wewnątrzkomórkowy mmol/l Na + 142,0 146,5 12,0 K + 5,0 5,0 140,0 Ca 2+ 2,5 1,3 5,0 mol/l Mg 2+ 1,0 1,0 30,0 ANIONY Cl - 102,0 114,0 4,0 HCO 3 - SO 4 2-26,0 31,0 10,0 0,5 0,5 3,8 - Fosforany H 2 PO 4 2 - HPO 4 1,1 1,1 60,0 Kwasy organiczne ~5,0 ~6,0 zmienne Białka 70 g/l 1,5 3,0 g/l 200 300 g/l 2. Rola fizjologiczna elektrolitów Elektrolity spełniają bardzo ważną rolę w organizmie, gdyż działają przez układ nerwowy, determinując potencjały błonowe. Bez elektrycznych impulsów między elektrolitami a środowiskiem wodnym mózg nie mógłby kontrolować wielu czynności w organizmie, np. skurczy i rozkurczy mięśni. Elektrolity są odpowiedzialne za przebieg podstawowej przemiany materii zachodzącej w każdej żywej komórce organizmu. Obecność składników mineralnych w formie jonowej wiąże się z utrzymaniem wody w organizmie, zarówno w krążeniu, jak i w tkankach. Jony wpływają na utrzymanie ciśnienia osmotycznego, współuczestniczą w utrzymywaniu stałego odczynu środowiska, ponieważ niektóre są składnikami układów buforowych. Elektrolity uczestniczą także w wymianie gazowej. 2

3. Zaburzenia elektrolitowe Zdrowy organizm szybko radzi sobie z przejściowymi zaburzeniami elektrolitowymi (najczęściej niedoborami), wywołanymi choćby wymiotami lub biegunką. Poważniejsze jednak zaburzenia elektrolitowe mogą jednak wywołać osłabienie, zaburzenia rytmu serca, drżenia mięśni, objawy neurologiczne i wiele innych. Zazwyczaj rutynowo oznacza się stężenie jonów sodu (Na + ) i jonów potasu (K + ) w surowicy, choć badania mogą być poszerzone w zależności od zgłaszanych przez pacjenta objawów np. o pomiar poziomu jonów wapnia (Ca 2+ ) czy jonów magnezu (Mg 2+ ). Kationy potasu [K + ] a). jest podstawowym elektrolitem wewnątrzkomórkowym w organizmu ludzkim b). w płynie zewnątrzkomórkowym znajduje się zaledwie 2% całkowitego potasu c). występuje w płynach biologicznych [w surowicy krwi ok. 5,0 mmol/l, a 55 mmol potasu jest wydalone z moczem w ciągu doby] d). uczestniczy w funkcjonowaniu ATP-azy Na/K, która utrzymuje odpowiednie stężenie potasu w komórce oraz sodu poza komórką e). uczestniczy w powstawaniu potencjału spoczynkowego i czynnościowego błony komórkowej neuronów oraz w przewodzeniu impulsów nerwowych f). działając antagonistycznie w stosunku do sodu, potas zmniejsza objętość płynu zewnątrzkomórkowego kosztem zwiększania uwodnienia koloidu wewnątrz komórki, a co się z tym wiąże reguluje gospodarkę wodną organizmu g). kontroluje skurcze i pracę mięśni h). odpowiada za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej Przyczyny niedoboru jonów potasu - Hipokaliemia (stężenie w surowicy krwi poniżej 3,7 mmol/l) ostre i przewlekłe zatrucia pokarmowe, objawiające się ostrymi wymiotami i biegunką. nadużywanie środków przeczyszczających, nadmierna utratą potasu z moczem w chorobach nerek lub zaburzenia w ich funkcjonowaniu wywołanego przyjmowaniem leków (preparaty moczopędne), działanie hormonów (moczówka prosta wielomocz wazopresynozależny) Przyczyny podwyższonego stężenia jonów potasu - Hiperkaliemia (stężenie K + w surowicy krwi powyżej 5,5 mmol/l) zaburzone (zmniejszone) wydalane przez nerki (niewydolność nerek, nerkowa kwasica cewkowa) zaburzenia hormonalne np. w niedoczynności kory nadnerczy ciężkie odwodnienie przyjmowanie leków zwiększających stężenie potasu we krwi 3

Kationy sodu [Na + ] a). jest podstawowym kationem płynu pozakomórkowego b). występuje w płynach biologicznych [we krwi ok.140mmol/l, a 80-160 mmol sodu jest wydalane w ciągu doby z moczem] c). ilość sodu w osoczu krwi to wynik hormonalnej regulacji nerkowego wydalania sodu i wody d). odpowiada za równowagę osmotyczną w zewnątrzkomórkowych płynach ustrojowych, a co za tym idzie pośrednio reguluje objętości wszystkich płynów w ustroju i odpowiada za całą gospodarkę wodną, e). jego nadmiar lub niedobór odpowiada za stany przewodnienia i odwodnienia f). sód jest antagonistą potasu i razem z nim tworzy różnicę stężeń (gradient) po obu stronach błony komórkowej, która umożliwia powstanie potencjału błony i pełnienie przez nią szeregu funkcji takich jak: przenoszenie impulsów nerwowych oraz wykonywanie skurczu i rozkurczu komórek mięśniowych, g). prawidłowy gradient sodowy (różnica jego stężeń między płynem wewnątrz- i zewnątrzkomórkowym) umożliwia transport aminokwasów i węglowodanów do tkanek, h). pomaga utrzymać prawidłową regulację kwasowo-zasadową ustroju (razem z potasem i chlorem). Przyczyny niedoboru jonów sodu w surowicy - Hiponatremia, (stężenie Na + poniżej 135 mmol/l) duże ograniczenie spożycia soli kuchennej w diecie wysoki poziom cholesterolu w surowicy krwi przewlekła niewydolność krążenia marskość wątroby zaburzenia pracy nerek niedoczynność tarczycy nadczynność kory nadnerczy działanie leków, zwłaszcza moczopędnych. Przyczyny podwyższonego stężenia jonów sodu - Hipernatremia (stężenie Na + powyżej 145 mmol/l) odwodnienie (stany gorączkowe, nadmierne poty, wymioty, biegunki), nadmierną podaż sodu zaburzenia funkcji nerek, a także ośrodkowego układu nerwowego (upośledzenie odczuwania pragnienia) leki diuretyczne Kationy wapnia [Ca + ] a). wapń stanowi ok 1.5% ogólnej masy człowieka b). występuje w płynach biologicznych [w postaci wolnych jonów wapnia występuje około 50% wapnia w surowicy krwi ok.2.5 mmol/l, 2,5-6,25 mmol wapnia jest wydalane w ciągu doby z moczem], oraz związany z białkami (około 40% wapnia w surowicy) c). mogą również występować w formie rozpuszczalnych fosforanów i cytrynianów 4

d). niezbędny w procesie tworzenia kości, aktywności niektórych enzymów oraz dla czynności układu nerwowo-mięśniowego e). jest pierwiastkiem, który w organizmie bierze udział w neurotransmisji bodźców w mięśniach szkieletowych i w mięśniu sercowym f). jest ważnym czynnikiem w procesach krzepnięcia krwi g). ponad 99% procent wapnia znajduje się w kościach, a pozostała część w płynach zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych Przyczyny niedoboru jonów wapnia w surowicy - Hipokalcemia niewydolność nerek, niedoczynność przytarczyc (najczęściej po zabiegu usunięcia tarczycy), niedobór witaminy D3, ostre zapalenie trzustki nadużywanie alkoholu przyjmowanie niektórych leków, np. glikokortykosteroidów Przyczyny podwyższonego stężenia jonów wapnia w surowicy Hiperkalcemia (stężenie Ca 2+ powyżej 145 mmol/l) pierwotna nadczynność przytarczyc choroba nowotworowa Kationy magnezu [Mg + ] a). magnez odgrywa ważną rolę w regulacji czynności nerwowo-mięśniowych b). występuje w płynach biologicznych [we krwi ok.1mmol/l, a 2-4 mmol magnezu jest wydalane w ciągu doby z moczem] c). stężenia magnezu w surowicy ma ograniczoną wartość diagnostyczną, ze względu na to, że ogromna większość tego pierwiastka występuje wewnątrz komórek d). podwyższone stężenie jonów magnezu w surowicy - Hipermagnezemia (stężenie jonów Mg 2+ powyżej 1,1 mmol/l) jest bardzo rzadkim stanem znacznie częściej mamy do czynienia z niedoborem magnezu Przyczyny niedoboru jonów magnezu w surowicy krwi - Hipomagnezemia, (stężenie poniżej 0,65 mmol/l) niedożywienie zaburzenie wchłaniania alkoholizm długotrwały stres oraz wysiłek fizyczny Kationy żelaza(ii) [Fe 2+ ] Żelazo jest po tlenie, krzemie, glinie, czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na kuli ziemskiej. W roztworach wodnych występuje w dwóch stopniach utleniania - jako jon żelazawy (Fe 2+ ) i żelazowy (Fe 3+ ). 5

Szczególną właściwością żelaza jest łatwość przechodzenia z jednego stopnia utlenienia w drugi, co pozwala mu na sprawowanie funkcji katalitycznych w reakcjach oksydoredukcyjnych, gdzie działa jako donor lub akceptor elektronów. Duża część biologicznych funkcji żelaza w procesach przemian tlenowych i energetycznych opiera się właśnie na tej jego właściwości. Poprzez swoją reaktywność i duży potencjał oksydacyjny żelazo może mieć negatywny wpływ na organizm poprzez katalizowanie reakcji tworzenia wolnych rodników. Kontrolę nad niekorzystnymi przemianami biochemicznymi ułatwia związanie żelaza z proteinami oraz system enzymów unieczynniających wolne rodniki. a). występuje w hemie methemoglobiny, w peroksydazie i katalazie b). występuje w płynach biologicznych [w surowicy krwi ok. 50-175 g/dl, a 0,02-0,80 mg żelaza jest wydalane w ciągu doby z moczem] c). żelazo transportowane jest przez białko transferynę, a magazynowane w ferrytynie i w postaci hemosyderyny (fosforanu żelazowego) d). w obojętnym ph sole Fe 3+ są trudno rozpuszczalne, mała ich ilość występuje w formie uwodnionych jonów, dlatego jedynie niewielka ilość Fe 3+ może zostać wchłonięta do organizmu. e). jedynie kationy Fe 2+ mogą ulegać wchłanianiu w przewodzie pokarmowym f). funkcjonalna zmiana stopnia utlenienia z Fe 3+ na Fe 2+ ma miejsce w hemie cytochromów Przyczyny nadmiaru żelaza we krwi w niektórych sytuacjach może dojść do schorzenia nazywanego hemochromatozą (dziedzicznej choroby metabolicznej), związanego z nadmiernym wchłanianiem żelaza z pożywienia (duże ilości soli żelaza Fe 2+ są toksyczne) najczęściej mamy do czynienia jednak z niedoborem żelaza Przyczyny niedoboru żelaza we krwi nieprawidłowa dieta, szczególnie wegetariańska, będąca przyczyną zmniejszonej podaży żelaza nad jego popytem ciąża okres karmienia piersią, kiedy zwiększa się zapotrzebowanie na żelazo obfite i przedłużone miesiączki utrata krwi spowodowana krwawieniem dojelitowym w przypadku wrzodów żołądka choroba wrzodowa dwunastnicy, hemoroidy krwawiące, rak żołądka rak jelita grubego zaburzenia wchłaniania żelaza na skutek chirurgicznego usunięcia części jelita cienkiego lub przyjmowania leków blokujących wydzielanie kwasu solnego w żołądku Aniony siarczanowe [SO 4 2- ] a). występują w płynach ustrojowych [we krwi i w moczu] b). prawidłowe stężenie siarczanów we krwi wynosi 50-6

c). zbyt duże stężenie siarczanów w osoczu krwi przyczynia się do rozwoju kwasicy; zatrzymanie siarki w organizmie spowodowane jest najczęściej niewydolnością nerek. d). w moczu występują głównie jako wolne jony siarczanowe (ok. 90%), nieznaczna część (ok. 10%) jest połączona estrowo z różnymi związkami organicznymi, np. cukrami, sterydami, fenolami e). znaczna część jonów siarczanowych obecnych w moczu pochodzi z przemian aminokwasów siarkowych f). całkowita zawartość siarczanów w moczu przy zwykłej mieszanej diecie waha się od 1,5 do 3,0 g/dobę g). siarczany uczestniczą w procesach detoksykacji np. w stosunku do związków fenolowych h). nadają polianionowy charakter specyficznym heteroglikanom, tzw. glikozoaminoglikanom Aniony fosforanowe a). są podstawowymi elektrolitami płynów ustrojowych [krwi i moczu] b). prawidłowe stężenie fosforanów we krwi wynosi 0,9-1,6 mmol/l c). są składnikami buforu fosforanowego przestrzeni wewnątrzkomórkowej, który stanowi 6% pojemności buforowej krwi d). w krwi przeważa czterokrotnie fosforan II-rzędowy HPO 4 2- nad fosforanem I-rzędowym H 2 PO 4 - e). w moczu ostatecznym stosunek ten jest odwrócony, dlatego fosforany tworzą bufor o ph przesuniętym w kierunku kwaśnym. HPO 4 2- + H + H 2 PO 4 - Aniony chlorkowe [Cl - ] a). są podstawowymi elektrolitami w płynach ustrojowych [krwi, soku żołądkowym i moczu] b). stężenie chlorków we krwi waha się od 95 do 105 mmol/l. c). zawartość jonów chlorkowych w moczu w dużym stopniu zależy od ilości przyjmowanego chlorku sodu z pokarmem. d). wraz z jonami sodowymi odgrywają główną rolę w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego i utrzymaniu wody w organizmie e). równoważą przesunięcia stężeń jonów wodorowęglanowych w zaburzeniach równowagi kwasowozasadowej organizmu f). są aktywatorami amylazy g). w żołądku z ich udziałem produkowany jest HCl [w stałym stężeniu około 0,5%], który stwarza optymalne środowisko kwaśne dla aktywacji pepsynogenu do pepsyny i utrzymania aktywności tego enzymu (ph 1,5 2,0) h). do zmniejszenia stężenia anionów chlorkowych w organizmie dochodzi w uporczywych wymiotach i biegunkach, a do wzrostu stężenia w niektórych zasadowicach 7

Aniony wodorowęglanowe [HCO 3 - ] a). są składnikami krwi i moczu b). są składnikiem buforu wodorowęglanowego, który odpowiada za 70% pojemności buforowej krwi c). jon wodorowęglanowy przesącza się z krwi do moczu pierwotnego d). w warunkach fizjologicznych prawie całkowicie resorbowany zwrotnie do krwi, dlatego w moczu ostatecznym nie stwierdza się jego obecności e). wzrost poziomu jonu wodorowęglanowego w moczu ostatecznym obserwowany jest w zasadowicy metabolicznej, w której znacznie wzrasta zawartość wodorowęglanów w krwi 4. Kontrola poziomu elektrolitów Organizm człowieka wydala codziennie elektrolity z moczem; przez skórę z potem, w wydychanym powietrzu oraz z kałem. Ubytek elektrolitów trzeba stale uzupełniać. Ponadto są sytuacje, które zwiększają zapotrzebowanie na elektrolity, mianowicie: ciąża, uboga dieta, odwodnienie organizmu, przyjmowanie leków moczopędnych, przewlekłe stany chorobowe, duży wysiłek fizyczny, wymioty, biegunki, oraz nadmierna potliwość. Zachowanie równowagi wodnoelektrolitowej w organizmie ma ogromne znaczenie dla każdego. Dotyczy to wyczynowców sportowych, a także pracowników, którzy mają siedzący tryb pracy. W równym stopniu odnosi się do kobiet i do mężczyzn i nie zależy to od pory roku. Upalna i wilgotna pogoda latem tylko wzmaga zapotrzebowanie organizmu na wodę i elektrolity. Natomiast znużenie i wyczerpanie zimowe oraz utrata wody w wyniku procesów chorobowych równie poważne zaburza równowagę wodnoelektrolitową. Równowaga kwasowo zasadowa i wodno elektrolitowa decyduje o tym, na ile sprawnie cały system naszego organizmu wykonuje swoje skomplikowane życiowe funkcje. 5. Kamienie moczowe Kamieniami nazywamy twory, które powstają w wolnych przestrzeniach ustroju przez wytrącanie ze środowiska różnych soli w formie krystalicznej lub bezpostaciowej. Kamienie moczowe są to zbite złogi substancji białkowych (komórki nabłonka, fragmenty zniszczonych komórek, wałeczki nerkowe, krwinki czerwone) oraz kryształów zawierających składniki moczu prawidłowego jak też patologicznego, powstające w drogach moczowych Kamienie moczowe powstają w sytuacji, gdy organizm wydala nadmierne ilości wapnia, szczawianów lub kwasu moczowego bądź w przypadku długotrwałego niedoboru magnezu lub 8

utrzymującego się zakażenia dróg moczowych. Inną przyczyną może też być utrudniony odpływ moczu wywołany np. zwężeniem moczowodu lub przerostem prostaty. Tworzenie się i obecność kamieni w drogach moczowych jest chorobą powszechnie znaną pod nazwą kamicy moczowej. U chorych z nawrotową kamicą moczową należy określić ryzyko nawrotu i zastosować odpowiednie postępowanie diagnostyczno-lecznicze, mogące zapobiegać następnym nawrotom lub prowadzić do rozpuszczenia już istniejących złogów. Istotna jest w takiej sytuacji ocena metaboliczna, polegająca na sprawdzeniu diety oraz wykonaniu badania moczu i surowicy krwi w celu wykrycia czynników prowadzących do powstawania złogów w drogach moczowych. Jednak podstawowe znaczenie ma analiza składu chemicznego kamienia moczowego, który został wydalony z moczem lub usunięty operacyjnie. Najczęściej występującymi składnikami krystalicznymi kamieni moczowych są: Wewelit - Ca(C 2 O 4 ). H 2 O - jednowodny szczawian wapnia. Kamienie złożone ze wewelitu stanowią ok. 80% wszystkich kamieni moczowych i powstają w moczu o odczynie kwaśnym. Wygląd powierzchni, kształt oraz barwa kamieni moczowych zależy od ich składu chemicznego. Wewelit w kamieniach często tworzy struktury koncentryczno-warstwowe. Kształt kamieni zawierających wewelit może przybierać formę połączonych bliźniaczych kul, tworów owalnych, słupków, pręcików lub igiełek poukładanych w sposób regularny, natomiast barwa jest brązowa z różnymi jej odcieniami. Kamienie te są bardzo twarde, jednak nie tak jak kamienie z czystego kwasu moczowego, jak też posiadają brązową barwę z różnymi jej odcieniami. U większości osób z kamieniami tego rodzaju stwierdza się hiperkalciurię, czyli zwiększone wydalanie wapnia z moczem. Głównymi przyczynami hiperkalciurii są zwiększone wchłanianie wapnia w jelitach, zmniejszone wchłanianie zwrotne wapnia w cewkach nerkowych oraz nadmierne uwalnianie wapnia z kości. Do zaburzeń tych prowadzi m.in. nadmierna podaż wapnia w diecie, przedawkowanie witaminy D3, a także nadczynność przytarczyc. W większości przypadków skuteczne jest leczenie farmakologiczne połączone z dietetycznym. Wedelit - Ca(C 2 O 4 ). 2H 2 O - dwuwodny szczawian wapnia, jest rzadziej spotykany w kamieniach moczowych w porównaniu z jednowodnym szczawianem wapnia i bardzo rzadko tworzy kamienie monomineralne. Występuje w mieszaninie z innymi kryształami powstającymi w drogach moczowych. Jego kryształy mają kształt podwójnej piramidy tetragonalnej. Kryształy wedelitu występują w powierzchownych warstwach kamienia i są prostopadle zwrócone do jego powierzchni. Na przekroju kryształy mają wygląd rombowy i wykazują budowę pasmową, natomiast układ warstwowo-koncentryczny jest rzadko spotykany. Kwas moczowy oraz moczany amonu i sodu. Kamienie z moczanów stanowią ok. 15% wszystkich kamieni. Kamienie te powstają podczas stosowania diety bogatopurynowej, w dnie moczanowej, chorobach układu czerwonokrwinkowego oraz w białaczkach i nowotworach. Powstawaniu kamieni moczanowych sprzyja niskie ph moczu. Apatyt - Ca 5 (PO 4 ) 3. (OH, F, Cl) - jest bardzo częstym składnikiem kamieni moczowych. Występuje zarówno jako pojedynczy składnik, jak i łącznie z innymi kryształami. Apatyt występuje w postaci proszku lub drobnych ziaren o średnicy od 5 do 10 m pomiędzy innymi kryształami. Kryształy apatytu mają barwę białą lub żółtawą. Istnieją różne odmiany apatytu, między innymi apatyt węglowy Ca 10 (PO 4 (C 3 OH) 6. (OH) 2, apatyt hydroksylowy Ca 10 (PO 4 ) 6. (OH) 2 oraz fluorowy. Wymienione apatyty są trudne do identyfikacji w mieszaninie składników. Bruszyt - CaH(PO 4 ). 2H 2 O - jest minerałem dobrze krystalizującym, tworzącym przeźroczyste kryształy o wyglądzie igiełek, ułożonych promieniście i prostopadle do powierzchni kamienia. Kryształy 9

bruszytu koncentrują się w powierzchownych warstwach kamieni moczowych. Charakteryzują się niską dwójłomnością. Struwit - MgNH 4 PO 4. 6H 2 O fosforan magnezowo-amonowy. Kamienie ze struwitu stanowią mniej niż 5% wszystkich kamieni. Kamica struwitowa jest uporczywie nawracającą. Powstaje w przypadku zakażenia moczu bakteriami opornymi na leczenie. Bakterie ureazododatnie rozkładają mocznik do amoniaku, który alkalizuje mocz, co z kolei stwarza korzystne warunki dla tego typu kamicy. Cystyna - bardzo rzadko kamienie składają się z cystyny, można je spotkać jedynie w przypadku chorych z cystynurią. Kamienie moczowe ze względu na ich skład można podzielić także na: a). kamienie jednorodne (zawierają tylko jeden rodzaj kryształu najczęściej szczawian wapnia) oraz b). kamienie mieszane zawierające więcej niż jeden składnik krystaliczny (np. szczawian wapnia, fosforany) Tabela 2. Rodzaj kamieni moczowych i częstość ich występowania Rodzaj kamienia Częstość występowania (%) Szczawiany wapnia (wewelit i wedelit) 35 Kamienie mieszane: szczawiany wapnia + fosforany wapnia (witlokit, bruszyt, apatyt hydroksylowy) 40 Kwas moczowy, moczan sodu, moczan amonu 10 Fosforan magnezowo-amonowy (struwit), apatyt węglanowy, fosforany magnezu (newberyit i bobieryt) Cystyna i inne: ksantyna, dihydroxyadenina, krzemiany, składniki jatrogenne np. materiał białkowy i grzybnie po długotrwałej antybiotykoterapii., metabolity sulfonamidów, leki: triamteren, indinavir 10 5 10

II. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 1. Wykrywanie nieorganicznych kationów występujących w surowicy krwi Surowica krwi powstaje na skutek krzepnięcia krwi i retrakcji (obkurczania) skrzepu. Stanowi ona płynną frakcję krwi pozbawioną krwinek, płytek krwi oraz fibrynogenu i czynników krzepnięcia. Wykrywanie kationy żelaza(ii) [Fe 2+ ] Reakcja charakterystyczna dla jonów Fe 2+ z -dipirydylem w środowisku kwaśnym dostarcza różowego kationu zespolonego: Powstawanie tego barwnego jonu może być nie tylko podstawą wykrywania jonów Fe 2+, lecz jest także podstawą metody kolorymetrycznej ilościowego oznaczania Fe 2+ w surowicy. Utrzymywanie żelaza w postaci jonu dwuwartościowego zapewnia obecność siarczanu (IV) sodu. a). do 0,5 ml surowicy dodać 0,5 ml 0,25M roztworu Na 2 SO 3,a następnie dodawać kroplami po ściance probówki 0,1% roztwór -dipirydylu w 3% kwasie octowym b). probówkę odstawić do statywu i obserwować barwę roztworu c). w razie braku wyraźnych zmian probówkę wstawić do wrzącej łaźni wodnej na 5 minut Wykrywanie kationy żelaza(iii) [Fe 3+ ] W środowisku zasadowym jony Fe 3+ tworzą z kwasem sulfosalicylowym związek kompleksowy o barwie żółtej. a). do 0,5 ml surowicy dodać 2 krople 5% roztworu kwasu sulfosalicylowego b). dodać 4 krople stężonego amoniaku w celu alkalizacji roztworu c). obserwować zmiany barwy roztworu 11

Wykrywanie kationy wapnia [Ca 2+ ] Reakcja charakterystyczna dla jonów Ca 2+ polega na ich wytrącaniu w postaci szczawianu wapnia, białego osadu krystalicznego. Osad szczawianu wapnia jest rozpuszczalny w kwasie siarkowym i innych kwasach mineralnych, natomiast nierozpuszczalny w kwasie octowym, czym różni się od osadu np. szczawianu baru. Ca 2+ + (NH 4 ) 2 C 2 O 4 CaC 2 O 4 + 2NH 4 + Wiele metod hamowania krzepnięcia krwi opiera się na wytrącaniu jonów wapnia w postaci szczawianów, bądź na usuwaniu jonów wapnia w postaci kompleksów z cytrynianem albo wersenianem (EDTA). a). do dwóch probówek wprowadzić po 0,5 ml surowicy b). do każdej probówki dodać kroplami nasyconego roztworu szczawianu amonu, aż do wytrącenia się białego osadu szczawianu wapnia c). roztwory przesączyć w celu oddzielenia osadu d). otrzymane osady przenieść do dwóch oddzielnych probówek e). do jednej probówki wprowadzić 1 ml 1 M kwasu octowego f). do drugiej probówki wprowadzić 1 ml 1M kwasu siarkowego g). ocenić rozpuszczalność osadu w obu probówkach Wykrywanie - kationy sodu [Na + ] Reakcja charakterystyczna dla jonów Na + polega na ich wytrącaniu w postaci octanu uranylu-magnezowosodowego, żółtego osadu krystalicznego. Osad strąca się w środowisku lekko kwaśnym (po zakwaszeniu kwasem octowym). a). do probówki wprowadzić 0,5 ml surowicy b). dodać kilka kropli 1M kwasu octowego c). dodać kroplami roztwór octanu uranylo-magnezowego d). obserwować zachodzące zmiany e). w przypadku braku natychmiastowego efektu zmiany obserwować po upływie 5 minut Wykrywanie kationy potasu [K + ] W Reakcja charakterystyczna dla jonów K + polega na ich wytrącaniu w środowisku kwaśnym w postaci wodorowinianu potasu, białego osadu krystalicznego. Osad wodorowinianu potasu jest rozpuszczalny w zasadach, kwasach, gorącej wodzie a nawet w dużej ilości zimnej wody. a). do dwóch probówek wprowadzić po 0,5 ml surowicy, b). dodać kilka kropli 2M roztworu kwasu solnego oraz wprowadzać kroplami 0,5M roztwór wodorowinianu sodu, aż do wytrącenia się białego osadu wodorowinianu potasu c). do jednej probówki wprowadzić 0,5 ml 2 M kwasu solnego d). do drugiej probówki wprowadzić 0,5 ml 2M wodorotlenku sodu e). ocenić rozpuszczalność osadu w obu probówkach f). 12

2. Wykrywanie nieorganicznych anionów występujących w moczu Wykrywanie aniony chlorkowe [Cl - ] Aniony chlorkowe w środowisku kwaśnym są strącane jonami srebra w postaci białego serowatego osadu chlorku srebra, który jest trudno rozpuszczalny w wodzie oraz rozcieńczonym HNO 3. Biały osad chlorku srebra czernieje pod wpływem światła, na skutek wytrącania metalicznego srebra. Chlorek srebra rozpuszczalny jest w amoniaku, tworząc związek kompleksowy, chlorek diaminasrebrowy [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl. a). do 0,5 ml moczu dodać 1 kroplę stężonego HNO 3, b). następnie dodawać kroplami 0,1 M roztwór AgNO 3, aż do wytrącenia się charakterystycznego białego osadu AgCl c). dodawać 2M roztwór NH 3 aq. d). obserwować zachodzące zmiany Wykrywanie aniony siarczanowe [SO 4 2- ] Wolne aniony siarczanowe w środowisku kwaśnym są strącane jonami baru w postaci siarczanu baru, który jest trudno rozpuszczalny w wodzie, rozcieńczonym HNO 3 lub HCl, nawet na gorąco, dlatego wypada z roztworu w postaci białego osadu. Siarczan baru jest rozpuszczalny w stężonym kwasie siarkowym. Aniony siarczanowe obecne w połączeniach organicznych, dopiero po hydrolizie mogą uczestniczyć w tej reakcji. a). do 0,5 ml moczu dodać 1 kroplę 2M roztworu HCl, a następnie 0,5 ml 1M roztworu BaCl 2, obserwować powstawanie osadu b). wytrącony osad BaSO 4 odsączyć przez sączek umieszczony na lejku. c). do przesączu dodać 0,2 ml stężonego HCl, po czym ogrzewać 10 minut we wrzącej łaźni wodnej. d). próbę schłodzić pod bieżącą wodą i dodać 0,5 ml 1M roztworu BaCl 2 e). obserwować zachodzące zmiany Wykrywanie aniony fosforanowe [PO 4 3- ] Fosforany w moczu alkalicznym łatwo reagują z obecnymi w moczu jonami wapniowymi i magnezowymi, tworząc nierozpuszczalne sole, będące częstą przyczyną powstawania kamieni moczowych. Wykrywanie jonów fosforanowych opiera się na ich wytrącaniu w obecności amoniaku i jonów magnezowych w postaci kryształów fosforanu amonowo-magnezowego: PO 4 3- + Mg 2+ + NH 4 + MgNH 4 PO 4 Kwas ortofosforowy reaguje z molibdenianem amonowym w środowisku stężonego kwasu azotowego (V), tworząc żółty, krystaliczny osad soli amonowej kwasu molibdenofosforowego, czyli fosfomolibdenian amonowy, który jest rozpuszczalny w wodorotlenkach i amoniaku. H 3 PO 4 + 12(NH 4 ) 2 MoO 4 + 23HNO 3 (NH 4 ) 3 [P(Mo 3 O 10 ) 4 ]. 2H 2 O + 21NH 4 NO 3 + 2HNO 3 + 10H 2 O 13

Produkt podstawienia atomów tlenu w H 3 PO 4 resztami trimolibdenianowymi (Mo 3 O 10 2- ) traktuje się jako kwas molibdenofosforanowy. Zasada tej metody jest również podstawą ilościowego oznaczania fosforanów analizą wagową. Oznaczania fosforanów za pomocą molibdenianu amonowego nie można stosować w obecności arsenianów, ponieważ dają podobny osad. a). 0,5 ml moczu zakwasić 5 kroplami stężonego HNO 3 b). dodawać kroplami 10% roztwór molibdenianu amonowego do wytrącenia się jasnożółtego osadu fosfomolibdenianu amonowego c). do otrzymanego roztworu powoli wkraplać 2M NaOH sprawdzić rozpuszczalność w zasadach Wykrywanie aniony wodorowęglanowe [HCO 3 - ] Obecność jonów wodorowęglanowych można stwierdzić na podstawie wydzielania się pęcherzyków gazu po zakwaszeniu moczu. a). do 0,5 ml moczu dodać 5 kropli stężonego HNO 3 b). następnie dodawać kroplami 1 M roztwór H 2 SO 4, aż do pojawienia się pęcherzyków gazu c). zapisać równanie zachodzącej reakcji 3. Analiza składu kamieni moczowych PRZYGOTOWANIE PRÓBKI KAMIENIA MOCZOWEGO DO ANALIZY: 1. kamień do analizy rozetrzeć w moździerzu na drobny proszek 2. powstały proszek wymieszać dokładnie i przy użyciu plastykowej łopatki przenieść próbkę (około 30-50mg) do probówki 3. dodać około 3ml 2M kwasu solonego i dokładnie wymieszać 4. podgrzać na wrzącej łaźni wodnej do uzyskania zupełnego rozpuszczenia (wydzielanie gazu podczas rozpuszczania wskazuje na obecność węglanów). 5. przesączyć na gorąco wykorzystując sączek twardy Wykrywanie kation wapnia [Ca 2+ ] a). do probówki odmierzyć 0,5 ml przesączu b). wprowadzać kroplami roztwór 6M NaOH z jednoczesnym mieszaniem do chwili uzyskania odczynu obojętnego (sprawdzić zabarwienie papierka lakmusowego) c). roztwór zakwasić dodając 2M roztwór kwasu octowego sprawdzając barwę papierka lakmusowego d). dodać 2 ml roztworu szczawianu amonowego e). obserwować zmiany w roztworze powstawanie białego osadu świadczy o obecności kationów wapnia f). w przypadku braku natychmiastowego efektu zmiany obserwować po upływie 5 minut 14

Wykrywanie kation magnezu [Mg 2+ ] a). do probówki odmierzyć 0,5 ml przesączu b). dodać kroplę alkoholowego roztworu para-nitrobenzenoazorezorcyna w etanolu c). wprowadzać kroplami roztwór 6M NaOH po ściance probówki umieszczonej w statywie (nie wstrząsać zawartości probówki!!!) d). obserwować zmiany w roztworze - pojawienie się niebieskiego zabarwienia świadczy o obecności magnezu e). w przypadku braku natychmiastowego efektu zmiany obserwować po upływie 5 minut Wykrywanie kation amonu [NH 4 + ] a). do probówki odmierzyć 0,5 ml przesączu b). wprowadzać kroplami roztwór 6M NaOH z jednoczesnym mieszaniem do chwili uzyskania odczynu alkalicznego (sprawdzamy po zabarwieniu papierka lakmusowego) c). dodać kilka kropli odczynnika Nesslera d). obserwować zmiany w roztworze ciemnożółte lub brązowe zabarwienie świadczy o obecności soli amonowych Wykrywanie anion szczawianowy [C 2 O 4 2- ] a). do probówki odmierzyć 0,5 ml przesączu b). wprowadzać kroplami roztwór 6M NaOH z jednoczesnym mieszaniem do chwili uzyskania odczynu obojętnego (sprawdzić zabarwienie papierka lakmusowego) c). roztwór zakwasić dodając 2M roztwór kwasu octowego sprawdzając barwę papierka lakmusowego d). zawartość probówki wstrząsnąć energicznie e). obserwować zmiany w roztworze powstawanie osadu wskazuje na obecność anionów szczawianowych f). w przypadku braku natychmiastowego efektu zmiany obserwować po upływie 5 minut Wykrywanie anion fosforanowy a). do probówki odmierzyć 0,5 ml przesączu b). wprowadzać kroplami roztwór 6M NaOH z jednoczesnym mieszaniem do chwili uzyskania odczynu obojętnego (sprawdzić zabarwienie papierka lakmusowego) c). dodać kilka kropli 10% roztworu molibdenianu amonowego i wstrząsnąć zawartością probówki d). dodać kilka kropli 0,25% roztworu kwasu 1-amina-2-naftolo-4-sulfonowego e). po ściance probówki wprowadzić kilka kropli 2 M HCl f). obserwować zmiany w roztworze niebieskie zabarwienie powstające w ciągu 5 minut świadczy o obecności fosforanów. 15

B. Analiza warunków rozdzielania i identyfikacji (w oparciu o reakcje charakterystyczne) składników soli. 1. Zapisanie równań reakcji charakterystycznych dla wymienionych kationów i anionów oraz przemian trudno rozpuszczalnych osadów powstałych w wyniku w/w reakcji w dobrze rozpuszczalne sole a. Hg 2 2+ ; I - b. Cd 2+ ; SCN - c. Sn 2+ ; S 2- d.co 2+ ; NO 2 - e.fe 3+ ; SO 3 2- f. Mn 2+ ; PO 4 2- g. Al 3+ ; NO 3 - h. Ba 2+ ; SO 4 2- i. NH 4 + ; CO 3 2-2. Etapy analizy rozdziału poniżej wymienionych mieszanin kationów i anionów wraz z zapisaniem reakcji chemicznych i efektów zachodzących reakcji: a. Ag + ; Mn 2+ ; K + b. Pb 2+ ; Fe 3+ ; Ca 2+ c. Hg 2+ ; Zn 2+ ; NH 4 + d. Bi 3+ ; Fe 2+ ; Ba 2+ e. Sb 3+ ; Ni 2+ ; Na + f. SCN - ; C 4 H 4 O 6 2- ; S 2 O 3 2- g. NO 2 - ; CH 3 COO - ; SO 4 2- h. S 2- ; BO 2 - ; NO 3 - i. Br -, CO 3 2- ; PO 4 3-3. Etapy analizy poniżej wymienionych soli wraz z zapisaniem reakcji chemicznych i efektów zachodzących reakcji: a. NH 4 SCN b. NaBr c. KI d. Na 3 PO 4 e. MgSO 3 f. FeCl 3 g. Ca(NO 3 ) 2 h. (NH 4 ) 2 CO 3 i. (CH 3 COO) 2 Ba 16