Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры ___________________

Протокол №_____________________________________

Методическая разработка

для проведения занятия со студентами I курса

лечебного факультета по общей химии

Тема № 12: Основы качественного анализа.

s-элементы и их соединения

Время: 3 часа

1. Учебные и воспитательные цели:

Сформировать системные знания об особенностях строения атомов s-элементов во взаимосвязи с их свойствами, ознакомить с биогенной ролью s-элементов и применением в медицине лекарственных препаратов на основе их соединений, научить выполнять качественные реакции на катионы s-элементов в растворе.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Изучение темы "s-элементы и их соединения" имеет для студентов-медиков большое теоретическое и практическое значение. Такие s-элементы, как водород, калий, натрий, магний, кальций являются важнейшими биогенными макроэлементами. Недостаток или избыток в организме ионов натрия, кальция, магния вызывает нарушение протекания различных физиологических процессов и приводит к патологическим состояниям. Поэтому для студента-медика представляет существенный интерес специфическая биологическая роль каждого s-элемента в организме человека.

В медицине широко применяется ряд лекарственных средств, в состав которых входят s-элементы. Приобретенные знания о биологической роли s-элементов и их соединений, о применении лекарственных препаратов на основе s-элементов в медицинской практике необходимы будут студентам при изучении курсов биологической химии, фармакологии, нормальной и патологической физиологии и т.д.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

а) понятие об s-элементах, их электронные формулы;

б) описание элемента, исходя из его положения в ПС;

в) важнейшие соединения s-элементов (оксиды, гидроксиды, соли);

г) химические свойства s-элементов и их соединений.

В результате проведения занятия студент должен:

1) Знать:

• строение атомов и ионов s-элементов, их физико-химические характеристики (изменение атомных радиусов в подгруппах, изменение энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности);

• положение s-элементов в ПС, закономерности изменения их свойств в группах и периодах;

• строение и свойства важнейших соединений s-элементов: гидридов, оксидов, гидроксидов, солей;

• химические свойства s-элементов и их важнейших соединений: окислительно-восстановительные реакции, реакции комплексообразования, реакции гидролиза солей; химико-аналитические реакции на катионы Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba;

• топографию биогенных макроэлементов Na, K, Mg, и Са в организме и их биогенные функции;

• некоторые лекарственные препараты, содержащие s-элементы.

2) Уметь:

• составлять электронные формулы s-элементов и их катионов;

• находить в справочнике физико-химические характеристики атомов s-элементов и с их помощью проводить сравнение свойств;

• составлять уравнения ОВР с участием s-элементов методом полуреакций и определять их направление, пользуясь таблицей стандартных ОВ потенциалов;

• составлять уравнения гидролиза солей s-элементов и, пользуясь справочными данными, рассчитывать константы гидролиза;

• составлять уравнения реакций комплексообразования с участием катионов s²-элементов, а также уметь дать оценку их термодинамической устойчивости с помощью констант нестойкости;

• писать уравнения химико-аналитических реакций катионов Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺ и описывать их аналитические эффекты;

• составлять описание биогенных элементов по таблице 4.

• выполнять качественные (аналитические) реакции на катионы s-элементов: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Полученные знания о топографии и химии биогенных элементов необходимы студентам-медикам при изучении биохимии. Физиологии и блока клинических дисциплин (лекарственные препараты).

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Положение s-элементов в ПС. Электронное строение атомов и катионов s-элементов. Физико-химические характеристики атомов s-элементов (R, I, F, ОЭО) и закономерности их изменения в группах и периодах.

3.2 Химические свойства s-элементов и их важнейших соединений (гидридов, оксидов, гидроксидов и солей). Особые свойства амфотерного металла бериллия.

3.3 Биогенная роль и топография s-элементов в организме человека. Применение соединений s-элементов в медицине.

3.4 Химико-аналитические свойства катионов s-элементов.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Лабораторная работа № 1

Химико-аналитические свойства ионов s-элементов I аналитической группы

Катионы Na⁺, K⁺ относятся к первой аналитической группе катионов. Эта группа характеризуется отсутствием группового, реактива, т.е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.

РЕАКЦИИ КАТИОНА КАЛИЯ (К⁺)

1. Натрия гексанитрокобальтат (III) Na₃[Co(NO₂)₆] образует с ионами калия желтый кристаллический осадок калия-натрия гексанитрокобальтата(III):

2 KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] → K₂Na[Co(NO₂)₆] ↓ + 2 NaCl

2K⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]³ˉ → K₂Na[Co(NO₂)₆] ↓

Обнаружение иона К⁺ с помощью натрия гексанитрокобальтата (III) проводят в нейтральном или слабо кислом растворе, т.к. в щелочных и сильно кислотных средах реагент разлагается:

[Со(NO₂)₆]³ˉ + 3 OHˉ → Co(OH)₃ ↓ + 6 NO₂ˉ

[Co(NO₂)₆]³ˉ + 10 H⁺ → 2 Co²⁺ + 5 NO + 7 NO₂ + 5 H₂O

ОПЫТ. В пробирку внести 2 капли раствора соли калия, прибавить одну каплю разбавленного раствора уксусной кислоты и 2 капли раствора натрия гексанитрокобальтата (III). Что наблюдается?

2. Натрия гидротартрат NaHC₄H₄O₆ или винная кислота H₂C₄H₄O₆ образуют с ионами калия белый мелко-кристаллический осадок:

KCl + NaHC₄H₄O₆ → KHC₄H₄O₆ ↓ + NaCl

K⁺ + HC₄H₄O₆ˉ → KHC₄H₄O₆ ↓

Если реагентом является винная кислота, то реакцию необходимо проводить в присутствии натрия ацетата CH₃COONa:

KCl + H₂C₄H₄O₆ + CH₃COONa → KHC₄H₄O₆ ↓ + NaCl + CH₃COOH

Обнаружение иона К⁺ с помощью натрия гидротартрата и винной кислоты проводят в нейтральных или слабокислых средах, т.к. в присутствии щелочей и сильных кислот происходит растворение калия гидротартрата:

KHC₄H₄O₆ ↓ + HCl → H₂C₄H₄O₆ + KCl

KHC₄H₄O₆ ↓ + KOH → K₂C₄H₄O₆ + H₂O

Кроме того, реакцию ведут на холоде, т.к. повышение температуры способствует растворению осадка калия гидротартрата.

ОПЫТ. В пробирку внести 2 капли раствора соли калия и 2 капли раствора натрия гидротартрата. Для лучшей кристаллизации осадка необходимо потереть стеклянной палочкой о стенки пробирки. Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНА НАТРИЯ (Na⁺)