65

Кальцій. Са (1s12s22p63s23p64s2) необхідний для всіх рослинних і тварин-них організмів.

Кальцію належить особлива роль при транспортуванні вуглеводів у рослинах. За допомогою кальцію найлегше відновлюється фізіологічна урівноваженість живильних розчинів. Кальцій бере участь у побудові скелета хребетних тварин і в обміні речовин. Він регулює кислотно-лужну рівновагу в організмі рослин, тварин і в ґрунтовому розчині.

Іони Са2+ широко розповсюджені в природі, мають велике агробіологічне значення.

Грунт має обмінну вбирну здатність, під якою розуміють властивість обмінювати катіони, що містяться у твердій фазі, на еквівалентну кількість іонів розчину. На поверхні ґрунтових дрібнодисперсних часток переважає обмінний Са2+, від кільиості якого значною мірою залежать структура, вод- но-повітряний режим та інші властивості грунту. На відміну від родючих кислі (наприклад, дерново-підзолисті) грунти містять багато обмінного Н+, солонці і солонцюваті грунти – обмінного Na+. Поліпшують ці грунти внесенням сполук кальцію. Наприклад, у сильнокислі грунти вносять вапняк СаСО3, який нейтралізує грунтові кислоти, а в солонцюваті – гіпс CaSO4 2H2O. Присутність у грунті невеликих кількостей цих солей нешкідлива для рослин.

Багато сполук кальцію використовують як мінеральні добрива; він входить до складу фосфоритного борошна Са3(РО4)2, апатитового концентрату Са3(РО4)2 CaF2, суперфосфату Са(Н2РО4)2 , преципітату СаНРО4 Н2О, ціанаміду кальцію Са(СN)2 та кальцієвої селітри Ca(NO3)2. Сполуки Са присутні у клітинах усіх тварин; 100 мл кров'яної сироватки містять 9,2-11,3 мг Са. Карбонат кальцію знаходиться у природних водах і надає їй тимчасової твердості.

Іон Са2+ виявляють, аналізуючи грунти, добрива і природні води. Магній (1s12s22p63s2) входить до складу зеленого пігменту листя – хлоро-

філу і бере безпосередню участь у фотосинтезі. Магній необхідний і для безхлорофільних організмів – грибів, мікробів, а також тварини і людини. Магній активує велику кількість ферментів, пов'язаних із утворенням і перетворенням фосфорних сполук, вуглеводів, органічних кислот, білків і жирів. Магній впливає на вміст у рослинах вітамінів А і С. Заміна у грунті частини кальцію на магній сприяє збільшенню вмісту вітамінів А і С у рослинах.

Значна частина магнію (близько 70-75 % загального вмісту в рослинах) знаходиться в вигляді мінеральних сполук, в основному у вигляді іонів. Нестача магнію в рослинному раціоні тварии призводить до затримки росту, серйозних порушень і навіть смерті. Магній входить до складу кісток, м'язів, крові, де він, як і інші мінеральні речовини, регулює колоїдний стан органічних сполук та осмотичний тиск тканинних рідин.

7.4.Експериментальна частина

7.4.1. Одержання водню

66

Налийте в пробірку 2-3 мл 4 н розчину NaOH, вкиньте декілька шматочків алюмінієвої фольги або стружок. Закрийте пробірку пробкою із вставленою трубкою, кінець якої відтягнутий. Перевірте водень, що виділяється, на чистоту. Наповніть суху пробірку воднем і запаліть його полум'ям пальника.

Складіть рівняння реакції взаємодії алюмінію із лугом у молекулярному

йіонному вигляді.

7.4.2.Окислювальні і відновлювальні властивості пероксиду водню

1.До 3 крапель йодиду калію додати 2 краплі 2 н розчину сірчаної кислоти і потім по краплях влити розчин пероксиду водню до появи жовтого забарвлення. Для виявлення в розчині йоду внести в пробірку декілька крапель хлороформу чи бензолу.

2.До 3 крапель ацежату свинцю додати 3-4 краплі сірководневої води. Утворений осад - PbS відцентрифугувати і промити дистильованою водою. Потім злити промивну воду з осаду і налити 5-6 крапель пероксиду водню. Внаслі-

док окислення PbS в PbSO4 чорний осад робиться білим. Цією реакцією користуються при реставрації потемнілих від часу картин, для написання яких застосовано свинцеве білило.

3.Налити в конічну пробірку 5 крапель розчину нітрату срібла і додати пи краплях 10%-ний розчин аміаку до розчинення утвореної муті. До отриманого розчину по краплях додавати 3%-ний розчин пероксиду водив і спостерігати виділення дрібних часток металічного срібла у вигляді темного осаду.

4.До 2 крапель розчину перманганату калію додати 2 краплі 2 н розчину сірчаної кислоти і потім по краплях додавати розчин пероксиду водню до знебарвлення розчину в пробірці. Випробувавати тліючою скіпкою газ, що виділяється.

Зіставити чотири досліди і в кожному вказати окислювач та відновлювач. Написати іонні рівняння методом напівреакцій.

7.4.3.Реакції катіона натрію

1. Ацетат уранілу UO2(CH3COО)2. На сухе предметне скло помістити краплю розчину солі Na+ й обережно випарити насухо. Поряд помістити краплю розчину ацетату уранілу в розведеній оцтовій кислоті і змішайте паличкою реактив із сухим залишком. Через 1-2 хвилини утворюються кристали натрій-ураміл-ацетату NаСН3СОО UO2(CH3COО)2 – жовтуваті тетраедри (або октаедри), які добре видно під мікроскопом (рис. 7.2). Сутність цієї реакції можна виразити рівняниям:

Na+ + CH3COО- + UO2(CH3COО)2 → NaCH3COО UO2(CH3COО)2

Ця реакція чутливіша, ніж із К [Sb(OH)6]. Визначаючий мінімум – близько 1 мкг Nа+. Однак у присутності великих кількостей Mg можуть бути схожі

67

(CH3COО)2 3UO2(CH3COО)2 9H2O.

2. Ацетат цинк-уранілу Zn(CH3COО)2 3UO2(CH3COО)2. Із розчинів ацетату Na, підкислених оцтовою кислотою, цей реактив осаджує зеленкувато-жовті тетраедри ацетату натрій-цинк-уранілу:

NaCH3COO Zn(CH3COО)2 3UO2(CH3COО)2 9H2O.

На предметне скло помістіть краплю розчину солі Na, випаріть насухо, поряд помістіть краплю реактиву і кінцем палички з'єднайте із сухим залишком. Через 2-3 хвилини розгляньте випалі кристали під мікроскопом

(рис. 7.2).

Ця реакція дуже чутлива (виявлений мінімум 0,01 мкг на 1 мл, інші катіони І і П аналітичних груп не заважають виявленню, якщо їх кількість не перевищує концентрацію Na+ у десятки разів.

Рис. 7.2. Кристали подвійної солі NaCH3COО UO2(CH3COО)2

3. Проба на забарвлення полум'я. Всі леткі солі натрію забарвлюють полум'я пальника в інтенсивно жовтий колір. Для виконання проби найкраще взяти хлорид натрію – найбільш летку сполуку.

Скляну паличку із впаяною в неї платиновою дротинкою внести в безколірне полум'я. Якщо дротинка достатньо чиста, полум'я залишиться безколірним. У протилежному випадку її треба очистити, опускаючи в хлорводневу кислоту і знову вносячи в полум'я доти, поки воно не перестане забарвлюватися. Очищену дротинку занурте в розчин хлориду натрію або захопіть петлею трохи сухої солі. Полум'я пальника забарвиться Na у характерний жовтий колір.

7.4.4.Реакція катіона калію

1.Гексанітрокобальтат (III) натрію Na3[Сo(NO2)6] виділяє із розчинів солей калію жовтий кристалічний осад подвійної солі калію і натрію:

2КС1 + Na3[Сo(NO2)6] → K2Na[Сo(NO2)6] ↓ + 2NaCl

або

2K+ + Na+ + [Сo(NO2)6]3- → K2Na[Сo(NO2)6] ↓.

Для виконання реакції необхідний свіжоприготовлений розчин гексанітрокобальтату (III) натрію, бо при зберіганні реактив розкладається із ви-

68

діленням іонів Co2+ із рожевим забарвленням. Порожевілий розчин реакти-ву непридатний до вживання.

До 2-3 крапель розчину солі калію додайте 3 краплі реактиву і потріть скляною паличкою об стінки пробірки. Випадає жовтий кристалічний (але неаморфний !) осад.

Реакція досить чутлива, мінімальна концентрація для неї 1:13000. Можна виконувати її на годинниковому чи предметному склі. При проведенні реакції необхідно дотримуватися таких умов. Аналізований розчин повинен мати рН не більше 7, оскільки в лужному середовищі реактив легко розкладається з виділенням темно-бурого аморфного осаду гідроксиду Со (ІІІ):

Na3[Сo(NO2)6] + 3NaOH → Co(OH)3↓ + 6NaNO2.

У сильнокислому середовищі утворюється дуже нестійка кислота

H3Co(NO2):

2 Na3[Сo(NO2)6] + 6НС1 → 2H3[Сo(NO2)6] + 6NaCl,

яка в момент утворення розкладається з виділенням оксидів азоту: 2H3[Сo(NO2)6] + 4НС1 → 2СоС12 + 5NO + 7NO2 + 5H20.

Однак в оцтовій кислоті ні сам реактив, ні утворений осад не руйнуються.

Потирання скляною паличкою об стінки пробірки відвертає утворення пересиченого ризчину і прискорює випадіння осаду. Із розведених розчинів він виділяється після нетривалого стояння.

Присутність солей амонію заважає виконанню реакції, бо при цьому теж випадає жовтий кристалічний осад:

2NH4C1 + Na3[Сo(NO2)6] → (NH4)2Na[Сo(NO2)6]↓ + 2NaCl.

Іон Mg2+, який утворює з реактивом розчинну сполуку, виявленню калію не заважає.

Таким чином, катіон К+ слід виявляти дією гексанітрокобальтату (III) натрію Na3[Сo(NO2)6]. B нейтральному або оцтовокислому розчині, який може містити Mg2+, але не містить солей амонію, вони повинні бути попередньо видалені прожарюванням.

2. Проба на забарвлення полум'я. Леткі солі калію (наприклад, КСl) забарвлюють безколірне полум'я пальника у характерний фіолетовий колір.

7.4.5.Реакції катіона магнію

1.Луги (NаОН і КОH) виділяють із розчинів солей магнію білий аморфний осад гідроксиду:

MgCl2 + 2КОН → Mg(OH)2 + 2KС1 або Mg2+ + 2ОН- → Mg(OH)2↓.

У ході аналізу цю реакцію використовують для відділенням Mg2+ від інших катіонів I групи, в яких гідроксиди добре розчинні в воді. NH4OH осаджує іони Mg2+ не повністю. У присутності ж солей амонію дисоціація NH4OH настільки заглушується, що осад гідроксиду магнію зовсім не випадає (через нестачу іонів ОH- у розчині).