Metod_Inorganic_chem_1_pharm_M-1_copy

3.3. Матеріали для самоконтролю

а) Дати письмові відповіді на контрольні запитання.

1.Які реакції називаються окисно-відновними?

2.Що таке ступінь окислення? Визначити його величину в елементах слідуючих сполук: KCI, KCIO3, Ca(CIO)2, FeS, Fe3O4, CaH2, AsH3, Fe(CrO2)2, K2Cr2O7, KH2PO4,KNO3, KNO2, NH4NO3, H2O2, H2S2O3.

3.Які з вказаних нижче речовин та іонів можутьпроявляти: а) тільки функцію окислювача; б) тільки функцію відновника;

в) подвійну функцію: KMnO4, MnO2, KI, PbO2 NH3, HNO3, Na2SO3, HNO2, NaAsO2, K2Cr2O7, PH3, Cu2+, Sn2+, Fe3+, Fe2+, O2-2 ?

б) Алгоритми розв’язування типових задач

Задача 1. Закінчити та урівняти наступну окисно-відновну реакцію методом напівреакцій:

KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 → MnSO4 + NaNO3 + K2SO4 + H2O

Алгоритм розв’язування

1. Написати схему реакції:

KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 → MnSO4 + NaNO3 + K2SO4 + H2O

2. Скласти йонну схему реакції:

MnO-4 + NO2 + H+ → Mn2+ + NO3 + H2O

3. Записати рівняння напівреакцій та урівняти у їх лівій і правій частині число атомів кожного елементу, додаючи для балансу атомів

5. Одержані коефіцієнти перенести в основне рівняння перед відповідними сполуками:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5NaNO2 → 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + H2O

в) Задачі для самостійного розв’язання

1.Розрахувати еквівалент KMnO4 в кислому, лужному та нейтральному середовищі.

2.Як відбуваються процеси (окислення чи відновлення) та вказати кількість

приведених та втрачених електронів:

3. Закінчити складання рівнянь слідуючих окислювально-відновних реакцій.

81

Підібрати кефіцієнти, вказати процес окислення і відновлення, окислювач

і відновник:

P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO

KMnO4 + H2SO4 + H2C2O4 → CO2 + MnO4 + ...

KI + H2SO4 + H2O2 → I2 + ...

K2Cr2O7 + H2SO4 + H2S → Cr2(SO4)3 + S + ...

CrCI3 + KOH + Br2 → K2CrO4 + KBr + ...

CI2 + KOH → KCI + KCIO + ...

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2.

4. Матеріал для аудиторної роботи

4.1. Обладнання для проведення заняття:

Таблиці, реактиви і прилади, необхідні для проведення дослідів.

а) Виклад основних теоретичних положень:

−валентність та ступінь окислення та визначення їх значень в сполуках.

−провес окислення і відновлення і зміна ступеня окисленнч при цих процесах.

−типи окислювально-відновних реакцій.

−розгляд методик складання рівнянь окисно-відновних реакцій.

−фактори, які впливають на проходження і на продукти окислювальновідновних реакцій.

−використання нормальних окислювально-відновних потенціалів для оцінки окислювачів та відновників при складанні окислювальновідновних реакцій.

−Виконання самостійної роботи.

5.Підведення підсумків та зарахування роботи.

Заняття № 17

Тема: Експериментальне вивчення окисно-відновних реакцій

1. Актуальність теми

Згідно вимог кваліфікаційної характеристики спеціалістів - провізор повинен вміти проводити всі види аналізу, пропоновані Фармакопеєю України, а також технічними умовами на лікарські засоби. Бато з таких способів відносяться до методу оксидиметрії, які базуються на окисновідновних реакціях (ОВР). Тому знання ОВР потрібні фармацевту для характеристики хімічних властивостей елементів періодичної системи, атакож в майбутньому для оцінки якості ліків.

82

2.Мета заняття

−нвчитись методикам виконання різних типів ОВР;

−вміти передбачити вплив різних факторів на хімізм та направленість протікання ОВР;

−вміти прогнозувати можливість протікання ОВР та її здатність використання в аналізі.

3.Матеріали доаудиторної самостійної роботи

3.1. Засвоїти матеріал навчальної програми

Визначення напрямку окисно-відновного процесу, окисно-відновні потенціали, стандартна зміна енергії Гїббса в окисно-відновних процесах. Використання окисно-відновних реакцій у хімічному аналізі та аналізі лікарських засобів. Роль окисно-відновних процесів у метаболізмі.Література.

3.2. Література до теми

1.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2.Практикум з загальної та неорганічної хімії / Є.Я.Левітін, Р.Г.Клюєва, А.М.Бризицька та ін. – Харків: Основа, 1998. – 119 с.

3.Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер,

В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.;– Ч.ІІ.–

4.Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. Київ, Вища освіта. С. 189198.

5.Глінка М.Л. Загальна хімія. Л. Хімія. -1985.- с.642-645.

6.Тексти лекцій.

3.3. Матеріали для самоконтролю

а) Дати письмові відповіді на контрольні запитання

1. Що таке нормальний або стандартний окислювально-відновний потенціал? Від яких факторів залежить його величина?

2.Користуючись величинами окислювально-відновних потенціалів, навести приклади найважливіших окислювачів та вівдновників.

3.Охарактеризувати суть рівняння.

4.Зв’язок окислювально-відновних потенціалів з електрорушійною силою (ЕРС) і енергією Гіббса.

5.Чи можливе окислення йодом хлориду олова(11), перманганатом калію - хлоридів.

б) Задачі для самостійного розв’ язання

1. Використовуючи значення нормальних окислювально-відновних потенціалів, визначити, чи можливе проходження слідуючих реакцій:

FeCI3 + KCI →

FeCI3 + KI → FeCI3 + KBr →

83

2. Скласти рівняння окислювально-відновних реакцій і розрахувати еквівалент перманганату калію в наведених реакціях:

KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O KMnO4 + KNO2 + KOH → MnO2 + KNO3 + KOH

KMnO4 + KNO2 + H2O → MnO2 + KNO3 + KOH

3. Закінчити рівняння окислювально-відновних реакцій, написати електронну схему, йонні і молекулярні рівняння і знайти коефіцієнти в реакціях:

PbO2 + MnO4 + H2SO4 → HMnO4 + ...

Cr2(SO4)3 + Br2 + KOH→ ...

K2Cr2O7 + HCI + SnCI2→ SnCI4 + ...

4. Вичислити масу йонів заліза (ІІ), що міститься в одній таблетці «Фероплексу», якщо для його окислення затрачено 12,5 мл 0,025 н. розчину KMnO4 .

4. Матеріал для аудиторної роботи

а) Виклад основних теоретичних положень:

−уточнення та пояснення незрозумілих питань та перевірка виконання домашнього завдання;

−розгляд найважливіших питань теми, зокрема, розгляд кількісних характеристик оксидаторів та відновників: енергії йонізації, енергії спорідненлсті до електрону, відноснаенергія негативності (ВЕН), окисно-відновний потенціал (ОВП);

−пояснити методику складання рівнянь ОВР, використовуючи табличні дані величин ОВП.

4.3.Інструкції до виконання практичних завдань

Лабораторна робота: Експериментальне вивчення окисно-відновних реакцій.

4.3.1Відновлення йонів купруму (II) залізом.

Урозчин сульфату міді (ІІ) вносять на 3–5 хв. залізний цвях або залізну дротинку, поверхня яких очищена наждачним папером. Що при цьому відбувається? Скласти рівняння реакцій.

4.3.2Відновні властивості сірководню.

До 1–2 мл сірководневої води додають краплями бромну воду. Спостерігають знебарвлення і помутніння розчину. Скласти рівняння реакції.

4.3.3 Окислювальні властивості дихромату калію

До 2–3 мл розчину дихромату калію додають 1 мл сірчаної кислоти і потім сірководневу воду. Спостерігають зміну забарвлення розчину і появу

84

каламуті. Скласти рівняння реакції.

4.3.4 Відновні властивості сполук хрому (ІІІ)

До 2–3 мл солі хрому (ІІІ) додають надлишок розчину лугу і краплями бромну воду.Як змінюється колір розчину? Скласти рівняння реакції.

4.3.5Окислювальні властивості перманганату калію у кислому, нейтральному та лужному середовищі

Утри пробірки вносять по 1–2 мл розведеного розчину перманганату калію, додають таку ж саму кількість: в першу пробірку - сірчаної кислоти, у другу - води, у третю - лугу, а потім до кожної пробірки краплями доливають розчин сульфіту натрію. Спостерігають зміну кольору розчинів. Написати рівняння реакцій.

4.3.6Окислювальні властивості пероксиду водню.

До 2-3 мл йодиду калію додають 2-3 мл сірчаної кислоти і краплями розчин пероксиду водню. Спостерігають зміну забарвлення розчину. Скласти рівняння реакції.

4.3.7 Відновні властивості пероксиду водню.

До 1-2 мл перманганату калію додають 1 мл сірчаної кислоти і краплями розчин пероксиду водню. Спостерігають зміну забарвлення розчину. Скласти рівняння реакції.

5. Підведення підсумків та зарахування роботи.

Заняття № 18

Тема: Координаційні сполуки. Реакції комплексоутворення

1. Актуальність теми

Комплексні сполуки мають велике значенння в хімії та біології тому, що більшість металів, які входять до складу організму знаходяться у вигляді хелатних сполук. На основі реакцій комплексоутворення розроблені методи добування дорогоцінних металів та кількісного визначення багатьох йонів металів у біологічних рідинах. Вивчення природи і властивостей комплексних процесів дає змогу обгрунтувати механізм дії деяких складних лікарських засобів.

2.Мета заняття:

−вивчити будову молекул і хімічні властивості КС;

−вміти складати формули КС, приводити їх назви:

−вміти складати рівняння реакцій комплексоутворювння.

−навчитись користуватися таблицями констант нестійкості комплексних йонів і робити висновки про їх стійкість.

85

3. Матеріали доаудиторної самостійної роботи

3.1. Засвоїти матеріал навчальної програми

Сучасний зміст поняття «комплексна сполука» (КС). Будова КС за Вернером: центральний атом, ліганди, координаційне число, внутрішня і зовнішня координаційні сфери КС. Природа хімічного зв’язку в КС (метод ВЗ і теорія кристалічного поля). Спектри і магнітні властивості КС.

Умови перебігу реакцій комплексоутворення. Утворення і дисоціація КС в розчинах. Константи стійкості та константи нестійкості комплексних йонів (ступінчасті та загальні).

Класифікація, номенклатура та ізомерія КС. Комплексні кислоти, основи, солі. Карбоніли металів, хелатні і макроциклічні КС. Кластерні і клатратні сполуки.

Біологічна роль КС. Металоферменти, поняття про будову їхніх активних центрів. Утворення комплексів між неорганічними і біологічними сполуками. Метало-лігандний гомеостаз. Хімічні основи використання КС у фармацевтичному аналізі і медицині.

3.2. Література до теми

1.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2.Практикум з загальної та неорганічної хімії / Є.Я.Левітін, Р.Г.Клюєва, А.М.Бризицька та ін. – Харків: Основа, 1998. – 119 с.

3.Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер,

В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.;– Ч.ІІ.–

4.Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. – Київ-Ірпінь, 1998. – Розділ

11.– С.355-367.

5.Глинка Н.П.Загальна хімія. – Л., 1985. – С.564-584.

6.Григор’єва В.В. і спів. Загальна хімія. – К.: Вища школа, 1991. – С.154-

3.3. Матеріали для самоконтролю

а) Дати письмові відповіді на контрольні запитання:

1. Вирахувати величину і знак заряду комплексного йона та скласти формули КС, дописавши йони зовнішньої сфери: [BiI4]*, [Ni(CN)4]*, [Cr(NH3)6]*,

[Al(OH)6]*, [Pt(NH3)4Cl2]*.

2.Вирахувати величину і знак заряду центрального атома в таких КС:

K2[PtBr4], K4[Fe(CN)6], [Pt(NH3)6]Cl4, [Cu(H2O)4]SO4, [Cr(NH3)5Cl]Cl2, K[Co(H2O)2(NO2)2]. Назвати комплексні сполуки.

3.Написати реакції одержання КС: Na2[Zn(OH)4], K3[Fe(CN)6], [Cu(NH3)4]SO4, Na3[Ag(S2O3)2], Na3[Co(NO2)6].

4.Що таке константа нестійкості (Кн) і константа стійкості (β)комплексного йона? Написати вираз Кн для комплексного йона [Fe(CN)6]4– та її значення.

5.Чим відрізняються комплексні сполуки від подвійних солей? Пояснити на прикладі таких сполук:

86

а) K3[Fe(CN)6] і K[Fe(SO4)2]; б) K2[HgI4] і Na2[CuCl4]

6.Класифікація комплексних йонів за зарядом і природою лігандів. Навести приклади.

7.Які типи ізомерії характерні для КС? Навести приклади.

б) Алгоритм розв’ язування типових задач:

Задача 1. Розрахувати концентрацію йонів Кадмію в 0,1 М розчині K2[Cd(CN)4], який містить, крім того 6,5 г/дм3 КCN.

Алгоритм розв’язування

1.Знаходимо в таблиці константу нестійкості комплексного йона [Cd(CN)4]2–

:

Відповідь: концентрація йонів Cd2+ дорівнює 7,8×10–15 моль/л.

в) Задачі для самостійного розв’язання:

1.Константа нестійкості йона [Ag(CN)2]– дорівнює 1×10–21 . Розрахувати концентрацію йонів Аргентуму в 0,05 М розчині K[Ag(CN)2], який містить, крім того, 0,01 моль/дм3 KCN.

Відповідь: 5×10–19 моль/дм3.

2.Константи нестійкості йонів [Cd(CN)4]2– = 1,4×10–17 , [Ni(CN)4]2– = 3,0×10–16 , [Hg(CN)4]2– = 4,0×10–14 . У розчині якого комплексного йона буде міститись більше йонів CN– при однаковій молярній концентрації комплексних

87

йонів?

4. Матеріал для аудиторної роботи

4.1. Обладнання для проведення заняття:

Збірник тестових завдань кафедри, 1995 р. Методичні вказівки з загальної та біонеорганічної хімії, таблиці констант нестійкості комплексних іонів.

4.2. Зміст та методика проведення заняття

а) виклад основних теоретичних положень:

−Основні положення теорії будови КС А.Вернера;

−координаційне число, гібридизація орбіталей комплексоутворювача, поняття про ліганди;

−класифікація КС;

−стійкість КС;

−просторова будова і номенклатура КС.

б) перелік практичних вмінь та навичок:

−вміти розраховувати заряд комплексного йона;

−вміти складати формули КС;

−вміти назвати КС аніонного та катіонного типу;

−вміти користуватись таблицею констант нестійкості і зробити висновок про стійкість комплексних йонів.

−вміти складати рівняння реакцій з участю КС.

5.Підведення підсумків та зарахування роботи.

Заняття № 19

Тема: Експериментальне вивчення комплексних сполук

1. Актуальність теми

Реакції комплексоутворення – це один із типів хімічної взаємодії, яка характеризує властивості більшості металів, особливо d-елементів. За рахунок цих реакцій здійснюється визначення вмісту деяких йонів, зокрема Феруму, Купруму, Кобальту та інших в об’єктах зовнішнього середовища, в біологічних рідинах. Тому вивчення реакцій комплексоутворення необхідне при розгляді окремих тем аналітичної та фармацевтичної хімії.

В організмі КС виконують найрізноманітніші функції: нагромадження і транспорт різних речовин, обмін і блокування деяких функціональних груп, участь в ОВР, утворення і розщеплення хімічних зв’язків. Переважна більшість металів, що міститься в органах і тканинах людини, перебувають у вигляді комплексних сполук з різними біополімерами. Тому вивчення

88

хімічних властивостей КС допоможе розумінню складних біохімічних процесів, що відбуваються в організмі.

2. Мета заняття

шляхом виконання дослідів закріпити:

−основні знання і навики по складанню формул КС;

−вміння проводити реакції комплексоутворення ;

−знання про КС в реакціях обміну, ОВР, їх властивості.

3.Матеріали доаудиторної самостійної роботи

3.1. Засвоїти матеріал навчальної програми

Біологічна роль КС. Металоферменти, поняття про будову їхніх активних центрів. Утворення комплексів між неорганічними і біологічними сполуками. Метало-лігандний гомеостаз. Хімічні основи використання КС у фармацевтичному аналізі і медицині.

а) Дати письмові відповіді на контрольні питання:

1.Написати формули комплексних сполук: тетраціаноцинкат (ІІ) натрію; хлорид тетраамінкупруму (ІІ); триоксалатородіату (ІІ) калію, хлорид бромотетрамінаквахрому (ІІІ), трихлоротриамінкобальту (ІІІ). До якого типу належить кожна з цих сполук?

2.Складіть формули ацидокомплексних сполук ванадію (ІІІ) з йонами F– ,

SCN– , SO4– , CO3– в ролі лігандів. Координаційне число ванадію дорівнює 6. Дайте назви утвореним комплексним сполукам і назвіть вираз Кнест.

3.Встановити, у яких випадках відбувається взаємодія між розчинами вказаних електролітів, написати рівняння реакцій в молекулярній та йонній формі:

K2[HgI4] + KBr →

K2[HgI4] + KCN → [Ag(NH3)2]Cl + K2S2O3 →

K[Ag(CN)2] + K2S2O3 →

4. Написати рівняння дисоціації в розчинах комплексних йонів таких сполук і навести вирази Кнест: Na2[Zn(OH)4], H[AuCl4], K3[Fe(CN)6], K2[Cu(OH)4], [Cr(NH3)3(H2O)3]Cl3.

5.Що таке внутрішньокомплексні сполуки, хелати?

6.Що таке комплексони? Навести приклади.

7.Навести хімізм реакції комплексонометричного визначення йонів металів.

8.Який механізм дії індикатора в комплексонометрії?

9.Що таке метало-лігандний гомеостаз? Які причини його порушення?

10.До якого типу КС відпоситься і якими властивостями характеризується комплекс Fe (II) з порфірином?

11.Які комплексні сполуки використовуються у медичній практиці?

б) Задачі для самостійного розв’ язування:

1. Обчислити концентрацію йонів Аргентуму в 0,1 М розчині [Ag(NH3)2]Cl,

89

що містить 5 г/дм3 NH3, якщо константа нестійкості комплексного йона дорівнює 5,89×10–8 .

2.При додаванні до розчину солі (NH4)2SO4×Fe2(SO4)3 роданіду калію він зв’язує йони феруму з утворенням роданіду феруму, а при додаванні його

до розчину солі 3KCN×Fe(CN)3 не зв’язує. Яка з цих солей подвійна, а яка комплексна? Скласти координаційну формулу комплексної сполуки та назвати її.

4. Матеріал для аудиторної роботи

4.1. Обладнання для проведення заняття

Методичні вказівки з загальної хімії 2001 р., таблиці, реактиви, необхідні для виконання дослідів.

4.2. Зміст і методика проведення заняття

а) Повторення основних теоретичних питань:

-будова комплексних сполук;

-номенклатура КС;

-реакції одержання КС;

-стійкість КС;

-участь КС в реакціях обміну, заміщення, ОВР тощо.

4.3Лабораторна робота. Експериментальне вивчення хімічних властивостей КС.

4.3.1 Одержання КС з катіонним комплексом

Одержати осад гідроксиду купруму, наливши в пробірку 2-3 мл розчину сульфату купруму і такий же об’єм розчину гідроксиду натрію. До осаду додати 1-2 мл 25% розчину аміаку. Що відбувається? Порівняйте забарвлення йонів Cu2+ у розчині сульфату купруму і забарвлення одержаного розчину. Присутністю яких йонів зумовлене забарвлення розчину? Написати рівняння реакцій.

4.3.2Одержання КС з аніонним комплексом

Удві пробірки внести по 2-3 мл розчину нітрату меркурію (ІІ). В одну додати розчин йодиду калію до повного розчинення оранжевого осаду йодиду меркурію (ІІ), а другу залишити для контролю. Дослідити наявність йонів Hg2+ в обох пробірках, додаючи в кожну з них по краплі розчину гідроксиду натрію. З якого розчину випав жовтий осад оксиду меркурію (ІІ)? Чому в другій пробірці не випадає осад під дією лугу? Написати рівняння реакцій, що характеризують хімізм описаних дослідів.

4.3.3Комплексні сполуки в реакціх обміну

В пробірку наливають 2-3 мл розчину сульфапту купруму, додають такий же об’єм розчину комплексної солі гексаціно-ІІ-ферату калію. Якого кольору утворився осад гексаціано-ІІ-ферату купруму. Написати молекулярне та йонне рівняння.

90