Учебно-исследовательский комплекс (уирс)

Опыт 1. Восстановительные свойства меди

а) На два кусочка меди нанесите капилляром по одной капле растворы AgNO₃ и Hg(NO₃)₂. Что наблюдаете? Пользуясь электрохимическим рядом потенциалов, объясните, какие металлы может вытеснить из растворов их солей медь? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

б) В три пробирки поместите по кусочку металлической меди и прибавьте: в первую – 3–5 капель раствора HCl или H₂SO₄ с молярной концентрацией эквивалента 2,0 моль/дм³; во вторую – 2н раствор HNO₃ , а в третью – концентрированную H₂SO₄. Осторожно нагрейте. С какими кислотами взаимодействует медь?

Опишите наблюдения. Напишите урав­нения реакций, обоснуйте наблюдаемые явления в виде вывода к опыту.

Опыт 2. Получение малорастворимых солей меди (II)

а) к 1–2 каплям раствора соли меди (II) прилейте столько же серово­дородной воды. Проверьте, растворим ли образующийся осадок в HCl?

б) к 1–2 каплям раствора соли меди (II) добавьте такой же объем раствора гексацианоферрата(II) калия. Наблюдайте образование красно-бурого осадка гексацианоферрата(II) меди (II). Реакция используется для обнару­жения иона Cu²⁺.

Напишите уравнения реакций, объясните наблюдаемые явления в виде вывода к опыту.

Опыт 3. Получение гидроксида и оксида меди (I)

Получите осадок гидроксида меди (II), добавьте к нему избыток (3–4 кап­ли) раствора щелочи и раствор глюкозы. Смесь перемешайте и нагрейте до изменения желтого цвета осадка, присущего гидроксиду, на красный, характерный для оксида меди (I). Сравните цвета полученного оксида меди (I) и оксида меди (II). Напишите уравнения реакций получения гидроксида меди (II) и его восстановления.

Опыт 4. Получение соли меди (I)

К 1–2 каплям раствора сульфата меди (II) добавьте столько же раствора KI. Каков цвет осадка? Напишите уравнение реакции. Докажите наличие свободного иода, для чего возьмите в чистую пробирку 6–8 капель раствора крахмала, коснитесь чистой палочкой исследуемого на ион раствора и опустите палочку в раствор крахмала. Появилось ли синее окрашивание? К оставшемуся раствору с осадком добавьте раствор сульфита натрия Na₂SO₃ до исчезновения бурой окраски иода. Напишите уравнения реакции. Отметьте окраску иодида меди (I).

Опыт 5. Получение комплексной соли меди (I)

Удалите пипеткой отстоявшийся раствор с осадка иодида меди (I), полученного в опыте 4. Прибавьте в пробирку с осадком несколько капель тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Что происходит с осадком? Напишите уравнение реакции, учитывая, что координационное число Cu⁺– иона равно 2, а ионы S₂O₃^2– являются монодентатными лигандами.

Опыт 6. Получение оксида серебра

В пробирку с 2–3 каплями раствора нитрата серебра AgNO₃ добавьте несколько капель раствора щелочи. Образуется осадок Ag₂O. Чем можно объяснить непрочность гидроксида серебра? Напишите уравнение реакции, сделайте вывод к опыту.

Опыт 7. Получение галогенидов серебра

а) Получите хлорид, бромид и иодид серебра реакциями обмена. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. Обратите внимание на цвета осадков хлорида, бромида и иодида серебра.

б) Каждый осадок, полученный в опыте а), разделите на две пробирки и  прилейте в одну из них 1–2 капли раствора азотной кислоты (2,0 моль/дм³), в другую – 1–2 капли раствора аммиака ( ≈ 25%). Что наблюдается в каждом случае? Сделайте вывод о растворимости галогенидов серебра в азотной кислоте.

Испытайте действие на осадки AgBr и AgI раствора тиосульфата натрия. Объясните причину растворения осадков.

Напишите уравнения реакций, обоснуйте наблюдаемые явления в виде вывода к опыту. При написании уравнения реакций растворения хлорида серебра в аммиаке, учтите, что реакция сопровождается образованием комплексного соединения [Ag(NH₃)₂]Cl – хлорида диамминсеребра (I). Пользуясь значениями величин ПР галогенидов серебра, объясните неполную растворимость в аммиаке бромида и практическую нерастворимость йодида серебра.

Опыт 8. Получение хромата серебра

К 1–2 каплям нитрата серебра добавьте 2 капли хромата калия. Отметьте цвет осадка. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме, объясните наблюдаемое в виде вывода к опыту.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

Элементы IIв группы: Zn, Cd, Hg.

Значение темы: Знание свойств соединений цинка, кадмия и ртути необходимо будущему фармацевту для изучения аналитической, токсикологической и фармацевтической химии, биохимии, фармакологии и других специальных дисциплин.

Цинк, кадмий, ртуть – микроэлементы, присутствующие в живых организмах. В организме взрослого человека содержится, примерно, 1,4 –2,3 г Zn (20 % –в костях, 65 % – в мышцах, 9 % – в крови, остальное – в печени и предстательной железе), около 50 мг Cd и 13 мг Hg.

1. Цинк является биологически активным элементом, входит в состав более 40 металлоферментов, катализирующих гидролиз эфиров и белков. Установлено, что он входит в состав активного центра карбоангидразы, карбоксипептидазы, РНК- и ДНК- полимераз, супероксиддисмутазы и других. Входя в состав карбоангидразы, цинк влияет на процессы дыхания и на скорость газообмена в организме. Цинк активирует биосинтез витаминов С и В, стимулирует фагоцитарную активность лейкоцитов, оказывает влияние на углеводный обмен.

Кадмий и ртуть являются примесными элементами. Около 70 % ртути сосредоточено в жировой и мышечной ткани, кадмий локализуется в почках (30 %), печени, лёгких, поджелудочной железе.

Zn, Cd, Hg способны образовывать комплексные соединения с неорганическими веществами, а в организме – комплексные соединения с белками и их ферментами. При этом Hg²⁺ и Cd²⁺ являются ингибиторами ферментов. Их соединения ядовиты, особенно растворимые соли Hg²⁺. Токсичность соединений IIВ группы увеличивается от цинка к ртути, сильно токсичны и пары металлов.

2. Способность Hg(II) и Zn(II) образовывать комплексные соединения используется в аналитической химии для открытия цинка и ртути в фармпрепаратах, а в фармхимии – для установления подлинности некоторых фармпрепаратов с помощью солей Hg(II) и Zn(II) (например, барбитуратов, пиридоксингидрохлорида и др.)

3. Цинк входит в состав инсулина и ряда препаратов для лечения сахарного диабета. Некоторые неорганические соединения цинка и ртути находят применение в качестве лекарственных препаратов:

ZnO – вяжущее, прижигающее, антисептическое, противово­спа­литель­ное средство; применяются в виде присыпок, мазей, паст, обладающих подсушивающим, противовоспалительным действием.

ZnSO_4(т)·7H₂O – вяжущее, противовоспалительное средство в глазных каплях.

HgO – (в виде мелкодисперсного порошка желтого цвета) применяется для приготовления глазных мазей как нежное антисептическое средство (ядовит!).

HgNH₂Cl – порошок снежнобелого цвета, нерастворим в воде и спирте, обладает противовоспалительным действием, входит в состав мазей, применяется при заболеваниях кожи и в косметических целях.

HgCl₂ – «сулема» – (ЯД!) водные растворы используют для дезинфек­ции медицинской одежды и инвентаря.

Hg(CN)₂ – (ЯД!) применяется при лечении больных сифилисом и как дезинфицирующий препарат с разбавлением 1:1000 и 1:20000.

Hg₂Cl₂ – «каломель» – используется как антисептическое средство.

Цель: изучить закономерности изменения свойств элементов группы IIB и их соединений в зависимости от положения элементов в ПСЭ.

Правила работы металлической ртутью и ее соединениями

Металлическая ртуть и большинство ее соединений – сильные яды! Ртуть легко летуча. Пары ртути вызывают тяжелое хроническое отравление даже при содержании 1^ּ10^-5 мг/л. Соединения ртути опасны так как образуют легко растворимые альбуминаты, способствующие глубокому проникновению катионов ртути в ткани, сравнительно быстрому поступлению в кровь и через нее – в другие органы. Ртуть способна накапливаться в организме и тяжелые последствия отравления проявляются не сразу. Токсичное действие ртути объяснимо образованием с белками нерастворимых солей, что является причиной денатурации белков. Особенно опасны органические соединения ртути.

При работе с ртутью и ее соединениями необходимо:

1. Хранить ртуть в закрытых сосудах в хорошо проветриваемых помещениях.

2. Все приборы и сосуды, содержащие ртуть, ставить на поднос, предназначенный для работы с ртутью.

3. Все опыты с ртутью вести в вытяжном шкафу.

4. Остатки ртути и растворов, содержащих соединения ртути, выливать в специальную склянку.

5. Капли разлитой ртути следует сразу же собрать (в посуду для загрязненной ртути и залить водой) или засыпать порошком серы.

6. После работы с соединениями ртути следует тщательно вымыть руки.

Первая помощь при отравлении ртутью: принятие противоядия от метал­лов (антидота) или взвеси активированного угля. Одновременно следует принимать белковую воду, молоко, жженую магнезию с водой, слизистые отвары.

В качестве антидотов используют соединения, содержащие SH-группы и комплексообразующие вещества (пеницилламин, комплексоны: тетацин-каль­ций и др.). Они прочно связывают ионы металла в растворимые хелатные комплексы и переводят их из тканей в кровяное русло. Из крови комплексы легко выводятся через почки, кишечник, потовые железы.

При отравлении хлоридом ртути (II) – сулемой в качестве противоядия при первой помощи используют яичный белок. Обезвреживание сулемы яичным белком заключается в том, что сулема расходуется на образование соли с внесенным извне яичным белком, и не вызывает денатурации белков самого организма. Полученные нерастворимые соли выводятся из организма в неизменном виде и поэтому не опасны.

Опыт 1. Получение и свойства гидроксида цинка

Получите гидроксид цинка действием щелочи на раствор соли цинка и испытайте его отношение к HCl, NaOH, раствору аммиака. Напишите уравнения реакций. Сделайте вывод о химическом характере гидроксида цинка.

Опыт 2. Гидролиз солей цинка и ртути

Испытайте действие растворов солей цинка и ртути на лакмус или универсальную индикаторную бумагу. Наблюдения оформите в виде таблицы 11.

Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионной форме. Сделайте вывод о типе гидролиза.

Таблица 11

Результаты опыта

Формула соли	рН	Гидролизующийся ион	Краткое ионное уравнение гидролиза

Опыт 3. Комплексные соединения цинка

Поместите в пробирку 1 каплю раствора соли цинка и добавьте 2 капли раствора аммиака (с(¹/₁NH₃) = 2 моль/дм³). Осадок какого вещества образовался? К полученному осадку прилейте по каплям избыток раствора аммиака до растворения осадка.

Напишите уравнения реакции, считая, что координационное число цинка 4. Напишите уравнение диссоциации полученного комплексного иона и выражение константы нестойкости. Сделайте вывод.