5452 / 5452
.pdfКачественные реакции катиона (наблюдения)
Ка- |
Реак- |
Уравнение происхо- |
Условия |
Наблюдаемый |
тион |
тив |
дящей реакции (мо- |
проведе- |
эффект (цвет |
|
(фор- |
лекулярная и ионная |
ния реак- |
раствора, оса- |
|
мула и |
форма) |
ции |
док, запах) |
|
назва- |
|
|
|
|
ние) |
|
|
|
NH4+ |
NaOH |
NH4Cl+NaOH= |
Нагрева- |
Запах аммиака. |
|
гидро- |
=NH3↑+NaCl+H2O |
ние на |
Красная лак- |
|
ксид |
NH4++OH−=NH3↑+H2 |
водяной |
мусовая бу- |
|
натрия |
O |
бане |
мажка синеет в |
|
|
|
|
выделяющихся |
|
|
|
|
парах. |
50
Таблица 2
Биологическая роль катиона (итоговая)
Катион, |
№ в |
Содержа- |
Класс |
Биологическая |
Примене- |
элемент |
сис- |
ние в орга- |
опас- |
роль элемента |
ние в ме- |
|
теме |
низме, % |
ности |
|
дицине |
NH4+ |
7 |
3,10 |
- |
Входит в состав |
Исполь- |
1) N |
|||||
|
|
|
|
аминокислот, |
зуется |
|
|
|
|
белков, нуклеи- |
для воз- |
|
|
|
|
новых кислот, |
буждения |
|
|
|
|
биогенных ами- |
дыхания. |
|
|
|
|
нов. Нитраты мо- |
|
2) H |
1 |
9,80 |
- |
гут быть причи- |
|
ной отравлений. |
|
||||
|
|
|
|
Входит в состав |
Не приме- |
|
|
|
|
белков, нуклеи- |
няется. |
|
|
|
|
новых кислот, |
|
|
|
|
|
полисахаров. |
|
|
|
|
|
|
|
7.Контрольные вопросы
1.Какие выводы можно сделать, если при обработке исследуемого раствора хлороводородной кислотой выпал белый оса-
док, который при добавлении раствора аммиака растворился? а) катион Ag+ в растворе отсутствует;
б) катион Ag+ в растворе присутствует.
2.Какие предположения можно сделать, если при выполнении анализа на присутствие катионов III аналитической группы из бесцветного анализируемого раствора выпадает осадок телес-
ного (розового) цвета?
а) в растворе содержится катион Fe2+; б) в растворе содержится катион Mn2+; в) в растворе содержится катион Cr3+.
3.Как отличить друг от друга катионы Zn2+ и Al3+, если их соли белого цвета, растворы бесцветны, гидроксиды амфотерны? а) обработать избытком NaOH;
51
б) обработать (NH4)2S в присутствии NH4OH и NH4Cl; в) обработать избытком NH4OH;
г) пункты а и б.
4.Какова окраска гидроксидов катионов III группы? а) чёрная; б) белая; в) жёлтая.
5.В какой последовательности следует проводить обнаружение катионов К+ и Na+?
а) сначала обнаруживают К+, затем Na+; б) сначала обнаруживают Na+, затем К+; в) последовательность значения не имеет.
6.Каким реагентом следует обрабатывать исследуемый раствор, чтобы выделить катионы II аналитической группы?
а) NaOH;
б) (NH4)2S; в) (NH4)2CO3.
7.Назовите основные биогенные элементы.
а) H, C, N, O, P, S;
б) Na, K, Mg, Ca, Zn, Mn, Fe, Co, Mo, Cu;
в) H, C, N, O, P, S, Na, K, Mg, Ca, Sr, As, Fe, Ag;
г) пункты а и б.
8.Перечислите высокотоксичные элементы, опасные для организма человека.
а) K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ra, Ce, U, Pu, Sr; б) Ni, Be, Al, Ba, Pb, As, Hg, Cd, Cr, Sr, Ra, Ce, U, Pu; в) Co, Mo, Fe, C, Ag, Au, Hg, Sr, Ra, Ce, U, Pu, W.
9.Какова биологическая роль элементов в зависимости от положения в периодической системе элементов Д. И.Менделеева?
а) при переходе от легких элементов к тяжелым в пределах одной
итой же подгруппы их токсичность возрастает и падает их содержание в биомассе; б) при переходе от легких элементов к тяжелым в пределах одной
итой же подгруппы их токсичность падает и возрастает их содержание в биомассе; в) положение элемента в периодической системе не влияет на
токсичность и содержание элемента в биомассе.
52
10. Какое заболевание вызывает отсутствие в организме железа?
а) кариес; б) эндемический зоб; в) анемия.
Список рекомендуемой литературы
1. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. / Е. В. Барковский, С. В. Ткачев; Г. А. Атрахимович и др.; под общ. ред. Е. В. Барковского. – Минск: Высш. шк., 2007. –
176с.
2.Шевченко Т. М. Основы качественного анализа. / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 2005. – 62 с.
3.Пискарева С. К. Аналитическая химия / С. К. Пискарева, К. М. Барашков, К. М. Ольшакова. – М.: Высш. шк., 2004. – 384 с.
4.Практикум по аналитической химии / В. Д. Пономарев, Л. И. Иванова, И. И. Самохин и др.; под ред. В. Д. Пономарева, Л.
И. Ивановой. – М.: Высш. шк., 2004. – 271 с.
5.Астафьева Л. С. Экологическая химия / Л. С. Астафьева.
–М.: Издательский центр Академия, 2006. – 224 с.
6.Васильев В. П. Аналитическая химия: в 2 кн. Кн.1 : Титриметрические и гравиметрический методы анализа : учеб. для хим.-технолог. специальностей вузов / В. П. Васильев. – 3-е изд.
–М.: Дрофа, 2004. – 368 с.
53
Приложение
Таблица П1.
Качественные реакции на распознавание катионов
Ка- |
Аналити- |
Исследуе- |
|
Условия прове- |
Ионное уравнение реакции |
Наблюдаемый при- |
|
тион |
ческая |
мый реак- |
Реагент |
дения |
обнаружения |
знак |
Примечание |
|
группа |
тив |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
NH4+ |
I |
NH4Cl |
NaOH |
красная лакму- |
NH4+ + OH− = NH3↑ + H2O |
Индикаторная бума- |
|
|
|
бесцветный |
|
совая бумага |
|
га сереет, запах NH3. |
|
Na+ |
I |
NaCl |
K[Sb(OH)6] |
Нейтральная |
Na+ + [Sb(OH)6]− = |
В растворе появля- |
HCl, осадок |
|
|
бесцветный |
|
среда |
=Na[Sb(OH)6]↓ |
ется слабая белая |
разлагает; |
|
|
|
|
|
|
муть. |
NaOH осадок |
|
|
|
|
|
|
|
растворяет. |
К+ |
I |
KCl |
Na3[Co(NO2)6] |
Нейтральная |
2K++Na++[Co(NO2)6]3−= |
Выпадает ярко- |
HCl, осадок |
|
|
бесцветный |
|
среда |
=K2Na[Co(NO2)6]↓ |
желтый осадок. |
разлагает; |
|
|
|
|
|
|
|
NaOH осадок |
|
|
|
|
|
|
|
растворяет. |
Ba2+ |
II |
BaCl2 |
(NH4)2CO3 |
Нейтральная |
Ba2++CO32−=BaCO3↓ |
Выпадает белый |
Осадок хорошо |
|
|
бесцветный |
групповой |
среда |
|
аморфный посте- |
растворим в |
|
|
|
|
|
|
пенно кристалли- |
кислотах. |
|
|
|
K2Cr2O7 |
Избыток |
|
зующийся осадок. |
|
|
|
|
2Ba2++Cr2O72−+H2O= |
Выпадает желтый |
Осадок нерас- |
||
|
|
|
|
CH3COONa |
=2BaCrO4↓+2H+ |
осадок. |
творим в |
|
|
|
|
|
|
|
CH3COOH. |
Sr2+ |
II |
SrCl2 |
(NH4)2CO3 |
Нейтральная |
Sr2++CO32−=SrCO3↓ |
|
Осадок раство- |
Выпадает белый |
рим в HCl, |
||||||
|
|
бесцветный |
групповой |
среда |
|
осадок. |
HNO3 и |
|
|
|
|
|
|
|
CH3COOH. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. П1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
Sr2+ |
|
SrCl2 |
CaSO4 |
Нагревание на |
|
Sr2++SO42−=SrSO4↓ |
Помутнение раство- |
|
II |
бесцветный |
(насыщенный |
водяной бане |
|
|
ра после нагревания. |
|
|
|
|
|
раствор) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(NH4)2C2O4 |
|
|
Ca2++C2O42−=CaC2O4↓ |
Выпадает аморфный |
Осадок легко |
Ca2+ |
|
|
|
|
|
|
белый осадок, кото- |
растворяется в |
II |
CaCl2 |
(NH4)2CO3 |
Нейтральная |
|
Ca2++CO2−=CaCO3↓ |
рый при нагревании |
минеральных и |
|
|
|
бесцветный |
групповой |
среда |
|
|
переходит в кри- |
уксусной |
|
|
|
|
|
|
|
сталлический. |
кислотах. |
Mn2+ |
|
MnSO4 |
(NH4)2S |
Нейтральная |
|
Mn2++S2−=MnS↓ |
Выпадает бледно- |
|
III |
бледно- |
групповой |
среда |
|
|
розовый осадок. |
|
|
|
|
розовый |
NaOH |
Избыток щелочи |
|
Mn2++OH−=Mn(OH)2↓ |
Выпадает белый, |
Растворим в |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
темнеющий осадок. |
кислотах, не- |
|
|
|
|
|
|
|
|
растворим в |
|
|
|
|
|
|
|
|
щелочах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fe2+ |
|
FeSO4 |
(NH4)2S |
Нейтральная |
|
Fe2++S2−=FeS↓ |
Выпадает черный |
|
III |
бесцветный |
групповой |
среда |
|
|
осадок. |
|
|
|
|
или блед- |
K3[Fe(CN)6] |
Кислая среда |
|
|
Выпадает синий |
|
|
|
но-зеленый |
|
1) Fe2++[Fe(CN)6]3−= |
|
|||
|
|
|
|
|
|
=Fe3++[Fe(CN)6]4− |
осадок. |
|
|
|
|
|
|
|
2) Fe3++K++[Fe(CN)6]4−= |
|
|
|
|
|
|
|
|
=KFe3+[Fe2+(CN)6]↓ |
|
|
Fе3+ |
|
FеСI3 |
(NН4)2S |
Нейтральная |
|
2Fе3++3S2− =2FеS↓+S↓ |
Выпадает черный |
|
III |
оранжевый |
групповой |
среда |
|
|
Осадок. |
|
|
|
|
|
К4[Fе(СN)6] |
Кислая среда |
|
Fе3++[Fе(СN)6]4− = |
Выпадает синий |
|
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
=КFе3+[Fе2+(СN)6]↓ |
Осадок. |
|
Продолжение табл. П1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
Cr3+ |
III |
|
(NH4)2S |
Нейтральная среда |
|
Cr3++S2−+6H2O= |
Выпадает серо-зеленый |
|
CrCl3 |
групповой |
Щелочная среда, |
|
=2Cr(OH)3↓+3H2S↑ |
осадок. |
|
||
|
|
сине-зеленый |
NaOH и H2O2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
нагревание |
1) |
Cr3++3OH−=Cr(OH)3↓ |
Раствор окрашивается в |
|
|
|
|
|
|
|
2) |
Cr(OH)3↓+3OH−= |
синий цвет. |
|
|
|
|
|
|
=Na3[Cr(OH)6] |
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
2 Na3[Cr(OH)6]+3H2O2= |
|
|
|
|
|
|
|
=2Na2CrO4+8H2O+2NaOH |
|
|
|
Zn2+ |
III |
|
(NH4)2S |
Нейтральная среда |
|
Zn2++S2−=ZnS↓ |
Выпадает белый осадок. |
|
ZnCl2 |
групповой |
Щелочная среда |
|
|
Выпадает белый осадок, |
|
||
|
|
бесцветный |
NaOH |
|
|
|
||
|
|
|
|
1) |
Zn2++2OH−=Zn(OH)2↓ |
растворяющийся в из- |
|
|
|
|
|
избыток |
|
2) |
Zn(OH)2↓+2OH−= |
бытке щелочи. |
|
|
|
|
|
|
|
=Na2[Zn(OH)4] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Al3+ |
III |
AlCl3 |
(NH4)2S |
Нейтральная |
|
2Al3++3S2−+6H2O= |
Выпадает белый осадок. |
|
бесцветный |
групповой |
среда |
|
=2Al(OH)3↓+3H2S↑ |
|
|
||
|
|
|
NaOH |
|
1) |
AlCl3+6NaOH= |
Из раствора гидроксо- |
|
|
|
|
избыток и NH4Cl |
Щелочная среда, |
=Na3[Al(OH)6]+3NaCl |
комплекса выпадает |
|
|
|
|
|
кристалл |
нагревание |
2) |
Na3[Al(OH)6]+3NH4Cl= |
белый осадок. |
|
|
|
|
|
|
=Al(OH)3↓+3NaCl+3NH3↑++3H2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cu2+ |
|
CuSO4 |
H2SO4 и Na2S2O3 |
Кислая среда, |
|
2Cu2++ 2S2O32−+2Н2О= |
Выпадает темно-бурый |
Осадок растворим |
1V |
голубой |
кристалл |
нагревание |
|
=Cu2S+S +4Н+ +2SO42− |
осадок. |
в НNO3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
56
Продолжение табл. П1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ag+ |
V |
AgNO3 |
HCl |
|
Ag++Cl−=AgCl↓ |
|
Осадок раство- |
Кислая среда |
Выпадает белый осадок. |
рим в |
|||||
|
|
бесцветный |
групповой |
|
|
|
избытке |
|
|
|
|
|
|
|
NH4ОН. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pb2+ |
V |
Pb(NO3)2 |
HCl |
|
Pb2++2Cl−=PbCl2↓ |
Выпадает белый осадок. |
Осадок раство- |
Кислая среда |
ряется в воде |
||||||
|
|
бесцветный |
групповой |
|
|
|
при нагревании. |
|
|
|
|
|
|
|
Осадок раство- |
|
|
|
|
|
|
Выпадает желтый оса- |
ряется в воде |
|
|
|
|
|
|
при нагревании |
|
|
|
|
KJ |
Нейтральная среда |
Pb2++2I−=PbI2↓ |
док. |
и |
|
|
|
|
|
|
|
2М растворе |
|
|
|
|
|
|
|
CH3COOH. |
57
|
|
Биологическая роль s-, p- и d-элементов. |
Таблица П2 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Название элемента |
Процентное содержание элемента |
Биологическая роль элемента |
Применение элемента в |
|||
|
2 |
в организме |
|
|
медицине |
|
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Кислород входит практически во все жиз- |
Для лечения кислородной недостаточ- |
|
Кислород |
85,82 |
47,20 |
62,40 |
ненно важные молекулы. Понижение парци- |
ности, при отравлении оксидом углеро- |
|
ального давления кислорода в воздухе на 1/3 |
да (II),синильной кислотой. |
|||||
|
|
|
|
вызывает кислородное голодание, на 2/3 – |
|
|
|
|
|
|
смерть. |
|
|
|
|
|
|
Входит в состав абсолютного большинства |
|
|
Водород |
10,72 |
0,15 |
9,80 |
важных молекул и макромолекул (белки, |
В медицинских целях не |
|
|
|
|
|
нуклеиновые кислоты, полисахариды). |
применяется. |
|
|
|
|
|
Влияет на биохимические превращения, яв- |
Для лечения недостаточной кислотно- |
|
Хлор |
1,89 |
0,045 |
0,15 |
ляется основным осмотическим веществом |
сти желудочного сока, используется в |
|
плазмы, крови, лимфы, спинно-мозговой |
санитарном деле в качестве дезинфеци- |
|||||
|
|
|
|
жидкости. Газообразный хлор ядовит. |
рующего средства. |
|
|
|
|
|
Участвует в обмене веществ, способствует |
Для лечения гнойных ран, обезвожива- |
|
Натрий |
1,06 |
2,64 |
0,15 |
удержанию воды тканями организма, под- |
ния организма, гипертонии, изжоги. |
|
|
|
|
|
держивает кислотно-щелочное равновесие в |
|
|
|
|
|
|
организме. |
|
|
|
|
|
|
Поддерживает осмотическое давление внут- |
Для лечения изжоги, |
|
Магний |
0,14 |
2,10 |
0 ,05 |
ри клеток, активатор ферментативных про- |
бессонницы. |
|
|
|
|
|
цессов. |
|
|
|
|
|
|
Выполняет, как и фосфор, функции агента |
Используется как слабительное, для |
|
Сера |
0,09 |
0,09 |
0,25 |
переноса групп и энергии, входит в состав |
лечения псориаза, |
себореи, че- |
|
|
|
|
серосодержащих аминокислот – цистеина и |
сотки. |
|
|
|
|
|
метионина. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58
|
|
|
|
|
Продолжение табл. П2 |
|
2 |
|
|
|
|
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Кальций |
|
|
|
Входит в состав костей и зубов, оказывает |
|
0,04 |
3,60 |
1,50 |
воздействие на свертываемость крови, нерв- |
Для лечения аллергических заболева- |
|
|
|
|
|
но-мышечную возбудимость и сердечную |
ний. |
|
|
|
|
мышцу. |
|
|
|
|
|
Способствует восстановлению клеточных |
Для лечения сердечной аритмии, забо- |
Калий |
0,04 |
2,60 |
0,35 |
мембран. |
леваний щитовидной железы, ран |
|
7ּ10−3 |
|
|
|
(KMnO4). |
Бром |
1,6ּ10−4 |
1ּ10−4 |
Является биогенным элементом. |
Для лечения нервных |
|
|
|
|
|
|
расстройств. |
|
|
|
|
Дает многочисленные разнообразные орга- |
|
Углерод |
2ּ10−3 |
0,10 |
21,15 |
нические соединения, является макроэлемен- |
Применяют в гемо- и |
том. Оксид углерода вызывает тяжелые от- |
лимфосорбции. |
||||
|
5ּ10−4 |
|
|
равления или смерть. |
|
Бор |
3ּ10−4 |
1ּ10−5 |
Биологическая роль не выяснена. |
Для лечения заболеваний глаз. |
|
|
|
|
|
Участвует в минеральном обмене веществ |
|
|
1ּ10−4 |
|
1ּ10−4 |
при образовании твердых составных частей |
|
Фтор |
0,027 |
зубов и тканей скелета. Отсутствие фтора |
Для профилактики кариеса. |
||
|
|
|
|
вызывает |
|
|
|
|
|
кариес. |
|
Кремний |
5ּ10−5 |
27,6 |
1ּ10−5 |
Жизненно важен для роста и развития выс- |
Применяют как присыпку (тальк) от |
ших животных. При высоких концентрациях |
опрелостей. |
||||
|
|
|
|
кремния в воздухе заболевание называется |
|
|
|
|
|
пневмокониоз |
|
|
|
|
|
( силикоз, асбетоз, талькоз ). |
|
Продолжение табл. П2
59