Ситуационные задачи для контроля усвоения темы

1. В пробирке находится смесь 0,1 М растворов: хлорида натрия, бромида калия и йодида калия. Постепенно по каплям к этой смеси добавляют 0,1% раствор нитрата серебра. В какой последовательности будут выпадать в осадок соли? Ответ объяснить пользуясь величинами ПР соответствующих солей.

2. Возможен ли перевод PbSO₄ в PbS? В чем визуально это выражается? Возможен ли перевод PbS в PbSO₄?

3. В растворе имеются фосфат- и хлорид- ионы. При введении какого катиона будут наблюдаться: а) выпадение в осадок только одного иона; б) выпадение в осадок обоих ионов?

4. В растворе имеются ионы магния и кальция. При введении какого аниона в системе будет наблюдаться: а) изолированное гетерогенное равновесие; б) совмещенное гетерогенное равновесие? Какой из двух конкурирующих процессов будет преобладать в случае (б)?

5. К насыщенному водном раствору SrSO₄ добавили: а) раствор Ca(NO₃)₂; б) раствор Ba(NO₃)₂. Опишите возможные изменения в обоих случаях и объясните их.

6. Сколько грамм ионов Ag⁺ находится в 10 л насыщенного раствора AgBr (ПР=5,310^-13).

7. Раствор карбоната калия с концентрацией 0,001 М находится в контакте с осадком карбоната кальция. Чему равна концентрация ионов кальция в жидкости над осадком? Вычислите массу кальция, находящегося в виде ионов в 0,5 л такой жидкости (ПР = 3,810^-9).

8. Раствор ацетата кальция приготовили смешением соли массой 1 г с водой 350 мл. Этот раствор смешали с раствором сульфата натрия с концентрацией 0,025 моль/л, причем объемы смешиваемых растворов были равны между собой. Образуется ли осадок в этих условиях? (ПР = 2,510^-5)

9. Смешали 100 мл 2%-ного раствора K₂SO₄ (=1,02) и 150 мл 5%-ного раствора Pb(NO₃)₂ (=1,04). Выпадет ли осадок? (ПР = 1,610^-8)

10. При какой концентрации СО -ионов образуется осадок из 0,5 моль/л раствора Ca(NO₃)₂? (ПР = 3,810^-9).

11. Вычислите массу Pb(NO₃)₂, которую надо добавить к водному раствору Na₂CO₃ с концентрацией 0,01 моль/л объемом 200 мл, чтобы получить осадок (ПР = 7,510^-14).

12. Какой концентрации ионов Ва²⁺ следует достичь, чтобы из насыщенного водного раствора СаSO₄ выпал осадок ВаSO₂? (ПР = 2,510^-5, ПР = 1,110^-10)

Домашнее задание

Тема: «Комплексные соединения и лигандообменные равновесия».

Литература: [1] с. 191; [3] с. 174; [4] с. 72.

Дополнительная:

1. Лекционный материал.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. –М., Высшая школа, 2002.

3. Неорганическая биохимия. Под ред. Г. Эйхгорна. М., Мир, 1978. т. 1 и 2.

Занятие №16

Тема: Комплексные соединения и лигандообменные равновесия.

Актуальность темы: Практически все ионы d-элементов в условиях организма находятся в связанном состоянии, т.к. образуют комплексные соединения с различными биолигандами, в состав которых входят донорные атомы кислорода, азота, серы. Биокомплексные соединения значительно различаются по своей устойчивости. Одни из них настолько прочны, что постоянно находятся в организме и выполняют определенную функцию. Роль металла в таких комплексах высокоспецифична; замена его даже на близкий по физико-химическим параметрам металл приводит к значительной или полной утрате физиологической активности. Примерами таких соединений является гемоглобин (только кобальтовый аналог этого соединения обладает незначительной способностью связывать и переносить кислород); витамин В-12, хлорофилл. С другой стороны, в организме есть весьма непрочные комплексные соединения, которые часто образуются только на то время, которое нужно для выполнения определенных функций (например, образование между ионом металла - активатором и ферментом комплексного соединения на период осуществления катализа). Специфичность металла таких комплексов часто не ярко выражена, он может быть заменен на другой без потери физиологической активности.

К биокомплексам с невысокими значениями констант устойчивости можно отнести и такие, которые стабилизируют сложные структуры. Например, образование металлополинуклеотидных комплексов стабилизирует двойную спираль ДНК.

В живых организмах найдено много ферментов, в состав которых входят ионы металлов. Для организма характерно не только протолитический и ионный гомеостаз, но также поддержание на постоянном уровне и концентрации веществ лигандообменных равновесий. Нарушение металлолигандного гомеостаза приводит к различным патологиям. В таких случаях организм включает защитные механизмы и со временем возвращает основные показатели к норме. Однако в ряде случаев возникает необходимость в проведении фармакотерапии.

Учебные цели: сформировать системные знания по теории равновесий комплексообразования для обоснования протекающих в условиях живых организмов образования и разрушения биокомплексных соединений и поддержания металлолигандного гомеостаза.

В результате освоения темы студент должен уметь:

• Различать простые и комплексные соединения;

• Написать по названию и называть по формулам комплексные соединения;

• Писать уравнения реакции образования комплексных соединений по реакциям внедрения и присоединения;

• Писать уравнения реакции диссоциации комплексных соединений и выражать константы устойчивости или нестойкости комплексного иона;

• Определять валентность (или степень окисления) и координационное число комплексообразователя и заряд комплексного иона, дентантность лигандов;

• Предсказывать комплексообразующую способность металлов и неметаллов на основе электронного строения их атомов;

• Оценивать прочность комплексных соединений на основании их констант устойчивости или нестойкости.

Для формирования умений студент должен знать:

• Сущность координационной теории А. Вернера;

• Понятия: комплексообразователь (центральный атом), лиганды (адденды), координационное число, дентантность лиганда;

• Классификацию комплексных соединений по заряду комплексного иона и по природе лиганда;

• Современную номенклатуру комплексных соединений;

• Типы гибридизации комплексообразователя и геометрическую форму комплексных ионов;

• Изомерию комплексных соединений;

• Биологическую роль важнейших биокомплексов и применение комплексообразования в медицине.

Вид занятий: лабораторно-практическое.

Продолжительность занятия: 3 академических часа.

Оснащение рабочего места: штатив с пробирками, мерные пробирки, пипетки, фильтровальная бумаги, стеклянная палочка, таблица с константами устойчивости и нестойкости комплексных соединений, калькуляторы.

Реактивы: 0,1 М растворы CuSO₄, Bi(NO₃)₃, KJ, KOH, NaCl, FeCl₃, H₂C₂O₄, KCNS, HNO₃, H₂SO₄; 10% раствор NH₃; 0,1% растворы AgNO₃ и KMnO₄; сухие соли K₄[Fe(CN)₆] и FeSO₄; металлический Zn.