Питання для самоконтролю:

1. Поясніть явище гідролізу.

2. Наведіть приклади типів гідролізу.

Самостійна робота 4 Розділ і. Якісний аналіз

Тема 1.1. Третя група катіонів

Питання:

1. Суть окисно-відновного процесу.

2. Аналіз суміші катіонів ііі групи.

3. Значення визначення катіонів ііі групи.

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ:

1. За зміною ступеня окиснення елементів, які входять до складу вихідних речовин та продуктів реакції, хімічні реакції можна поділити на дві групи.

До першої групи належать реакції, що відбуваються без зміни ступенів окиснення елементів. Це реакції подвійного обміну, або витіснення, комплексоутворення, деякі реакції розкладу, реакції ізомеризації, полімеризації, асоціації тощо:

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCl

AgNO₃ + KCl = AgCl + KNO₃

CaCO₃ + SiO₂ = CaSiO₃ + CO₂

Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

До другої групи належать реакції, що відбуваються із зміною ступенів окиснення елементів реагуючих речовин та продуктів реакції. Такі реакції називаються окисно-відновними, наприклад:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

У процесі цієї реакції ступінь окиснення Цинку змінюється від 0 до +2, а Гідрогену – від +1 до 0. Отже, це окисно-відновна реакція.

Речовини, до складу молекул яких входять атоми, здатні приєднувати електрони, тобто знижувати свій ступінь окиснення, називаються окисниками.

Речовини, до складу молекул яких входять атоми, здатні віддавати електрони, тобто підвищувати свій ступінь окиснення, називаються відновниками.

Речовини, що містять у своєму складі елементи з проміжним ступенем окиснення, можуть бути як окисниками (у разі взаємодії з активнішим, ніж вони, відновником), так і відновниками (у разі взаємодії з активнішим, ніж вони, окисником).

Процеси окиснення завжди супроводжуються процесами відновлення. Один процес не може відбуватися без другого, оскільки вони пов'язані лише з переміщенням матеріальних частинок – електронів, а не з їх знищенням або створенням. Процес віддавання електронів, що супроводжується підвищенням ступеня окиснення елемента, називається окисненням. Процес приєднання електронів, що супроводжується зниженням ступеня окиснення елемента, називається відновленням. На процес окиснення – відновлення значною мірою впливають концентрації окисника і відновника. Із збільшенням концентрації окисника або зменшенням концентрації відновника окиснювальна здатність окисника зростає.

Можливість і характер перебігу окисно-відновного процесу іноді залежить від реакції середовища. Наприклад, у кислому середовищі сильний окисник перманганат-іон МnО₄ – відновлюється до Мn²⁺, у лужному – йони Мангану Мn виступають як відновники, окиснюючись до Мn⁺⁴(інколи до Мn⁺⁶). У нейтральному і слабколужному середовищах як у процесі окиснення, так і в процесі відновлення сполук Мангану утворюється тетрагідроксид Мангану – Мn(ОН)₄. У сильнолужному середовищі сполуки Мангану окислюються та відновлюються до манганат-іона МnО₄^-2.

2. Аналіз суміші катіонів III групи.

1.Відкрита катіонів Fe ²⁺

До 2-3 крапель контрольної суміші доливають 3-4 краплі K₃[Fe(CN)₆]. Синій осад говорить про присутність катіонів Fe²⁺ .

2.Откритіе катіонів Fe³⁺

До 2-3 крапель контрольної суміші доливають 3-4 краплі K₄[Fe(CN)₆]. Якщо утворюється синій осад, то в розчині присутні катіони Fe³⁺

3.Откритіе катіонів Ni²⁺

До 2-3 крапель контрольної суміші доливають 3-4 краплі діметілглеоксіма і 1-2 краплі NH₄OH. Якщо утворюється яскраво-червоний осад, значить присутні катіони нікелю.

Якщо в контрольному розчині присутні катіони Fe²⁺, то вони теж в цих умовах реагують з діметілглеоксімом і утворюють червоний осад.

У цьому випадку реакцію виконують на фільтрувальному папері. У центр фільтра доливають 1 краплю амонійній буферної суміші, 1 краплю Na₂HPO₄, 1 краплю контрольної суміші. При додаванні кожної краплі чекають поки крапля розсмокчеться, а фільтр тримають в руці горизонтально. У цих умовах катіони заліза утворюючи осад з гідрофосфату натрію залишаються в центрі фільтра, а катіони нікелю розсмоктуються на периферії фільтра. Доливають 1 краплю води, щоб залишки нікелю змити на периферію фільтра. Піпетку з діметілглеоксімом проводять по внутрішній стороні вологого плями. Якщо присутні катіони нікелю, то утворюється червоне кільце.

4.Откритйе катіонів C ^{2 +}:

До 2-3 крапель контрольної суміші додають 1 шпатель NaNО₂, 2-3 краплі KCl, і 1-2 краплі CН₃СООН. Якщо утворюється жовтий осад, значить присутні катіони кобальту.

5. Відкриття катіонів Mn ²⁺ .

До 2-3 крапель контрольної суміші доливають 3-4 краплі 6NHNO₃ 3-4 краплі води. До суміші додають 1 шпатель сухої солі NaBiO₃. Якщо над осадом утворюється розчин червоного кольору, значить присутні катіони марганцю.

3. Катіони III аналітичної групи (Ва²⁺, Sr²⁺ і Ca²⁺) велике значення в різних сферах життя.

Сполуки кальцію входять в склад багатьох лікарських препаратів: хлорид фальцію, глюконат кальцію, лактат кальцію є регуляторами обміну речовин, мають протиалергічні, крововідноновлюючі і протизапальні властивості

Катіони Ca²⁺ знаходяться в молоці. Кількість молока в продуктах харчування визначають за вмістом кальцію.

Іони кальцію беруть участь у передачі нервових імпульсів, скороченні гладких і поперечно-смугастих м'язів, функціонуванні міокарда, згортанні крові; вони необхідні для формування кісткової тканини, функціонування інших систем та органів. Концентрація іонів кальцію в крові зменшується при багатьох патологічних процесах; виражена гіпокальціємія сприяє виникненню тетанії. Крім усунення гіпокальціємії сполуки кальцію зменшують проникність судин, виявляють протиалергічну, протизапальну, гемостатичну дію.

Сполуки кальцію застосовують і внародному господарстві: гідроксид кальцію застосовується у вигляді гашеного вапна, вапняного молока, та вапняного води. Вапнякове молоко застосовується для отримання хлорного вапна, виробництві цукру, для побілки. Алебастр змішують з вапном і використовують як штукатурку. З чистого алебастру виготовляють скульптури, а в медицині він використовується при переломах.

Сполуки катіону Ва²⁺ застосовують у техніці високого вакууму, у ядерній техніці, піротехніці, у сплавах, фарбах, безпечних сірниках, зі стронцієм утворює емісійну поверхню електронно-променевих трубок. Сульфат барію застосовують як суспензію(«баріумна каша» при рентгеноскопічних дослідженнях кишково- шлункового тракту. Барит застосовують в хімічній промисловості для одержання солей барію, що використовуються в піротехніці, виробництві фарб і лаків, паперової промисловості, для приготування фотопаперу, цементування пухких порід під час буріння нафтових свердловин, захисного облицювання стін рентгенівських камер.

Сполуки катіону стронцію застосовуються в піротехніці, входять до складу люмінесцентних матеріалів, як емісійне покриття радіоламп, при виготовленні скла. Титанат стронцію SrTiO3 використовують при виготовленні діелектричних антен, п'єзоелементів, малогабаритних нелінійних конденсаторів, в якості датчиків інфрачервоного випромінювання. Препарати ізотопу 90Sr застосовуються при променевій терапії шкірних і деяких очних хворобах.