Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Занятие 12.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
23.11.2018
Размер:
96.26 Кб
Скачать

9

З А Н Я Т И Е N 12

ТЕМА: Основы качественного анализа.

S-элементы и их соединения

1. ЗНАЧИМОСТЬ ИЗУЧАЕМОЙ 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 паталогической физиологии и т.д.

2. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Сформировать системные знания об особеннос­тях строения атомов S-элементов во взаимосвязи с их свойствами, познакомиться с биогенной ролью S-элементов и применением в меди­цине лекарственных препаратов на основе их соединений, научиться выполнять качественные реакции на катионы S-элементов в растворе.

3. ЗАДАЧИ: После изучения темы

а) студент должен 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.

б) студент должен 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.

в) приобрести практические навыки:

- по выполнению качественных (аналитических) реакций на ка­тионы S-элементов: Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

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.

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

3. Биогенная роль и топография S-элементов в организме чело­века. Применение соединений S-элементов в медицине.

4. Химико-аналитические свойства катионов S-элементов.

Учебно-исследовательская работа n 12 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]3- → 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]3- + 3 OH- → Co(OH)3 ↓ + 6 NO2-

[Co(NO2)6]3- + 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+ + HC4H4O6- → 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+)

  1. Калия гексагидроксостибиат (Y) К[Sb(OH)6] образует с ио­ном натрия белый кристаллический осадок натрия гексагидроксостибиата (Y):

NaCl + K[Sb(OH)6] → Na[Sb(OH)6] ↓ + KCl

Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6] ↓

ОПЫТ. Поместить в пробирку 3 капли нейтрального или слабо щелочного раствора соли натрия. Прилить 3 капли раствора калия гекса­гидростибиата (Y). Если осадок не выпадает, охладить про­бирку в струе водопроводной воды и потереть внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой.

Во вторую пробирку поместить 3 капли раствора соли натрия, подкислить 2 каплями раствора соляной кислоты (проба на лакмус) и к полученной смеси добавить 3 капли раствора калия гексагидроксостибиа­та (Y). Что выпадает в осадок?

Затем в обе пробирки с осадками добавить по несколько капель раствора щелочи до сильно щелочной реакции (проба на лакмус). По­чему исчезают осадки?

Ионы s-элементов II аналитической группы

Катионы магния, кальция, бария и стронция относятся ко II аналитической группе катионов, которая характеризуется наличием группового реактива (NH4)2CO3, осаждающего любой из приведенных катионов из его раствора.

РЕАКЦИИ КАТИОНА МАГНИЯ (Mg2+)

1. Аммония карбонат (NH4)2CO3 с раствором соли магния обра­зует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)2CO3:

2 MgCl2 + 2 (NH4)2CO3 + H2O → (MgOH)2CO3 ↓ + CO2 ↑ + 4 NH4Cl

2 Mg2+ + 2 CO32- + H2O → (MgOH)2CO3 ↓ + CO2

ОПЫТ. В две пробирки поместите по 2 капли раствора соли маг­ния, в первую прибавьте 2 капли раствора NH4Cl, а затем в обе пробирки добавьте по 2 капли раствора (NH4)2CO3. Объясните, поче­му в первой пробирке (в присутствии NH4+) осадок не выпадает?

2. Едкие щелочи и аммония гидроксид с растворами солей маг­ния образуют аморфный осадок Mg(OH)2, хорошо растворимый в кисло­тах и растворах аммонийных солей:

Mg2+ + 2 OH- → Mg(OH)2

Растворение в кислотах:

Mg(OH)2 + 2 H+ → Mg2+ + 2 H2O

Растворение в растворах аммонийных солей:

Mg(OH)2 + 2 NH4+ → Mg2+ + 2 NH4OH

ОПЫТ. Поместить в пробирку 2 капли раствора соли магния и прилить равный объем раствора едкого натра. Испытать образовав­шийся осадок на растворимость в NH4Cl и HCl. Что наблюдается?

3. Натрия гидрофосфат Na2HPO4 в присутствии растворов NH4Cl и NH4OH образует с растворами солей магния белый кристаллический осадок двойной соли:

Mg2+ + HPO42- + NH4OH → MgNH4PO4 ↓ + H2O

Раствор NH4Cl препятствует образованию осадка Mg(OH)2 при добавлении NH4OH. Добавление же NH4OH препятствует образованию кислой соли MgHPO4.

ОПЫТ. К 3 каплям исследуемого раствора прибавить 3 капли 2 н. раствора NH4Cl и 2 или более капель раствора NH4OH. Раствор хорошо перемешать. Прибавить 3 капли 2 н. раствора Na2HPO4 и пе­ремешать. Испытать осадок на растворимость в соляной кислоте. Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНА БАРИЯ (Ва2+)

1. Аммония карбонат (NH4)2CO3 осаждает катион Ва2+ из раст­воров его солей в виде белого аморфного, постепенно кристаллизую­щегося осадка BaCO3:

BaCl2 + (NH4)2CO3 → BaCO3 ↓ + 2 NH4Cl

Ba2+ + CO32- → BaCO3

Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе слабых:

BaCO3 + 2 H+ 6 Ba2+ + CO2 % + H2O

ОПЫТ. В пробирку внести 2 капли раствора BaCl2 и прибавить 3 капли раствора (NH4)2CO3. Испытать осадок на растворимость в со­ляной и уксусной кислотах. Что наблюдается?

2. Серная кислота H2SO4 и ее растворимые соли образуют с растворами солей бария белый кристаллический осадок ба­рия сульфата:

BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓ + 2 HCl

Ba2+ + SO42- → BaSO4

Осадок BaSO4, как и SrSO4, и CaSO4 не растворяется в кисло­тах.

ОПЫТ. В пробирку внести 3 капли раствора соли бария и столь­ко же раствора разбавленной H2SO4. Испытать осадок на раствори­мость в растворах кислот. Что наблюдается?

3. Калия дихромат K2Cr2O7 образует с растворами соли бария желтый осадок BaCrO4, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от стронция хромата (стронция хромат хорошо растворяется в воде):

2 Ba2+ + Cr2O72- + H2O → 2 BaCrO4↓ + 2 H+

Реакцию проводят в присутствии избытка CH3COONa, который ре­агирует с образующимися ионами Н+, смещая равновесие вправо, вследствие образования малодиссоциированной уксусной кислоты:

CH3COO- + H+ → CH3COOH

ОПЫТ. В пробирку поместить 2 капли раствора BaCl2, прилить 3 капли раствора CH3COONa и 2 капли раствора K2Cr2O7. Что наблюда­ется?

РЕАКЦИИ КАТИОНА КАЛЬЦИЯ (Са2+)

1. Аммония карбонат (NH4)2CO3 осаждает из растворов солей кальция белый осадок CaCO3, который при нагревании переходит в кристаллический:

CaCl2 + (NH4)2CO3 → CaCO3 ↓ + 2 NH4Cl

Ca2+ + CO32- → CaCO3

Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.

ОПЫТ. В пробирку влить 2 капли раствора CaCl2 и прибавить 3 капли раствора (NH4)2CO3. Испытать осадок на растворимость в со­ляной и уксусной кислотах. Что наблюдается?

2. Аммония оксалат (NH4)2C2O4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но нерастворимый в уксусной кислотах:

CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4 ↓ + 2 NH4Cl

Ca2+ + C2O42- → CaC2O4

Аналогичный осадок дают ионы Ba2+ и Sr2+. Поэтому этой реак­цией можно обнаружить Ca2+ только в отсутствии ионов бария и стронция.

ОПЫТ. К 2 каплям раствора CaCl2 прибавить 2 капли раствора (NH4)2C2O4. Образовавшийся белый осадок разделить на две части и испытать на растворимость в соляной и уксусной кислотах. Какой вывод следует из опыта?

3. Калия гексацианоферрат (II) K4[Fe(CN)6] в присутствии со­лей аммония образует с солями кальция белый кристаллический оса­док кальция и аммония гексацианоферрат (II) Ca(NH4)2[Fe(CN)6]:

CaCl2 + 2 NH4Cl + K4[Fe(CN)6] → Ca(NH4)2[Fe(CN)6] ↓ + 4 KCl

Ca2+ + 2 NH4+ + [Fe(CN)6]4- → Ca(NH4)2[Fe(CN)6] ↓

ОПЫТ. В пробирку поместить 3 капли раствора CaCL2, прибавить по 3-4 капли растворов NH4Cl и NH4OH и 4-5 капель раствора калия гекса­цианоферрата (II). Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ СТРОНЦИЯ (Sr2+)

1. Аммония карбонат (NH4)2CO3 при взаимодействии с раствора­ми солей стронция осаждает стронция карбонат:

Sr2+ + (NH4)2CO3 → SrCO3 ↓ + 2 NH4+

белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах с выделением диоксида углерода:

SrCO3 + 2 H+ → Sr2+ + CO2 ↑ + H2O

ОПЫТ. 2 капли раствора соли стронция поместить в пробирку и прибавить 2 капли раствора (NH4)2CO3. Испытать растворимость обра­зовавшегося осадка в соляной и уксусной кислотах. Что наблюдает­ся?

2. Насыщенный раствор гипса CaSO4.2H2O (гипсовая вода) обра­зует с ионами Sr2+ белый осадок стронция сульфата:

Sr2+ + SO42- → SrSO4

Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только небольшую муть, появляющуюся не сразу из-за образования перенасыщенного раствора. Появление ускоряют нагреванием.

Реакция служит для обнаружения Sr2+ только в присутствии Ва2+, который с гипсовой водой дает муть бария сульфата, появляю­щуюся сразу, т.к. растворимость BaSO4 меньше растворимости SrSO4 (ПР (SrSO4) = 2,8.10-7; ПР (BaSO4) = 1,1.10-7).

Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca2+ отличается от ио­нов Ва2+ и Sr2+.

ОПЫТ. Внести в первую пробирку 2 капли раствора соли Sr2+, во вторую - 2 капли раствора соли Ва2+. Прибавить в каждую по 2 капли раствора гипсовой воды. Содержимое первой пробирки подогреть на водяной бане. Что наблюдается?

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]