Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ana_him_2_o

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
668 Кб
Скачать
☆

ЗАНЯТИЕ № 7

Тема: Качественные реакции катионов VI-ой аналитической группы Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+. Анализ смеси катионов VI-ой аналитической группы. Решение расчетных задач на равновесия в растворах комплексных соединений.

Актуальность темы

К катионам VI-ой аналитической группы относятся катионы d-элементов: Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+, электронная структура которых характеризуется наличием свободных d-орбиталей. Эти элементы используются в медицине, т.к. входят в состав многих лекарственных средств – сульфат меди, ртути оксид, ртути хлорид, которые применяются как антисептические средства. Катионы Co2+, Ni2+ в больших количествах токсичны для организма человека, поэтому их наличие в лекарствах контролируется. Реакции идентификации катионов VI-ой аналитической группы используют при установлении подлинности лекарственных препаратов, а также при исследовании их на содержание примесей.

Некоторые лекарственные средства представляют собой комплексные соединения или способны образовывать комплексы в растворах различных электролитов. Равновесия, устанавливающиеся в растворах комплексных соединений, а также способы их смещения применяют при расчете концентраций различных ионов, в том числе и составных частей лекарственных субстанций.

Цели обучения

Общая цель. Уметь трактовать химико-аналитические свойства катионов VI-ой аналитической группы, их реакции идентификации, а также равновесия в растворах комплексных соединений для качественного химического контроля лекарственных средств.

Конкретные цели. Уметь:

1.Трактовать химические свойства катионов VI-ой аналитической группы и действие группового реагента.

2.Проводить качественные реакции идентификации на катионы меди, ртути (II), кобальта, никеля в растворах.

3.Проводить ход качественного анализа катионов VI-ой аналитической группы при совместном присутствии.

4.Решать задачи на равновесия в растворах комплексных соединений

Содержание обучения

Теоретические вопросы:

1.Химико-аналитические свойства катионов VI-ой аналитической группы, их положение в Периодической системе.

2.Действие группового реагента (концентрированного раствора аммиака).

3.Действие растворов натрия или калия гидроксидов.

4.Действие раствора натрия тиосульфата.

5.Реакции идентификации катионов VI-ой аналитической группы в растворах.

5.1.Реакции идентификации катионов ртути (II).

5.1.1.Действие раствора калия йодида.

5.1.2.Действие раствора олова (II) хлорида.

5.2.Реакции идентификации катионов кобальта.

5.2.1.Действие раствора аммония тиоцианата.

5.3.Реакции идентификации катионов никеля.

5.3.1.Действие реактива Чугаева (диметилглиоксима).

6.Систематический ход анализа катионов VI-ой аналитической группы при совместном присутствии.

51

7.Комплексные соединения.

7.1.Строение комплексов (комплексообразователь, лиганд, координационные сферы).

7.2.Устойчивость комплексов, константы устойчивости и нестойкости.

7.3.Внутрикомплексные соединения (хелаты).

8.Свойства и использование катионов VI-ой аналитической группы в лекарственных средствах.

Граф логической структуры темы (см.приложение).

Источники информации. Основная литература:

1)Аналитическая химия: Учебное пособие для студентов фармацевтических вузов и факультетов III – IV уровней аккредитации. Под общей редакцией В.В. Болотова. - Харьков, изд-во НФАУ «Золотые страницы», 2001 – C. 97 – 108, 195 – 196.

2)Аналiтична хiмiя: Навчальний посiбник для студентiв фармацевтичних вузiв та факультетiв III – IV рiвня акредитацii. Пiд загальною редакцiєю В.В. Болотова. – Харків, вид-во НФАУ Оригiнал, 2004 – C. 99 – 109, 191 – 192.

3)Лекции по аналитической химии: Аналитические реакции катионов III - VI аналитических групп. Групповые реагенты, условия их применения. Систематический ход анализа катионов разных аналитических групп.

Дополнительная литература:

1) Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии: Справочник. Москва – Химия, 1989 – С. 307 – 330.

Ориентированная основа деятельности

Проведите реакции и заполните следующую таблицу, используя эталон выполнения задания:

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

2. Действие раствора аммиака.

 

 

К 2-3 каплям растворов солей меди, ртути

 

 

(II), кобальта, никеля прибавляют по 2-3

 

 

капли концентрированного раствора

 

 

аммиака, а затем его избыток.

 

 

(СОЛИ РТУТИ ЯДОВИТЫ!)

 

 

3. Действие раствора NaOH.

 

 

К 2-3 каплям растворов солей меди, ртути

 

 

(II), кобальта, никеля прибавляют по 2-3

 

 

капли раствора натрия гидроксида.

 

 

Испытывают отношение полученных

 

 

осадков к избытку растворов натрия

 

 

гидроксида и хлороводородной кислоты.

 

 

(СОЛИ РТУТИ ЯДОВИТЫ!)

 

 

4. Действие раствора Na2S2O3.

 

 

К 2-3 каплям растворов солей меди, ртути

 

 

52

(II), кобальта, никеля прибавляют несколько кристаллов натрия тиосульфата и нагревают до 60-80° С. Испытывают отношение осадков Cu2S, HgS к разведенной азотной кислоте при нагревании и HgS к бромной воде в присутствии хлороводородной кислоты при нагревании.

5.1.Реакции идентификации катионов ртути (II). (СОЛИ РТУТИ ЯДОВИТЫ!)

5.1.1.Действие раствора KI.

К 2-3 каплям раствора соли ртути (II) прибавляют 1-2 капли раствора калия йодида, а затем его избыток.

5.1.2. Действие раствора SnCl2.

К 2-3 каплям раствора соли ртути (II) прибавляют по каплям раствор олова (II) хлорида, наблюдая за изменениями, которые происходят при добавлении каждой капли.

5.2. Реакции идентификации катионов кобальта.

5.2.1. Действие раствора аммония тиоцианата.

К 2-3 каплям раствора соли кобальта прибавляют кристаллы аммония тиоцианата, 5 капель амилового спирта и перемешивают.

5.3. Реакции идентификации катионов никеля.

5.3.1. Действие реактива Чугаева (диметилглиоксима).

К 2-3 каплям раствора соли никеля прибавляют 5 капель аммиачного буферного раствора и 2-3 капли реактива Чугаева.

53

Набор заданий для проверки достижения конкретных целей обучения

ТЕСТЫ

1) В химико-аналитической лаборатории определяли катионы VI-

2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов.

ой аналитической группы. Какой реактив является групповым

Какой раствор содержит катионы только VI аналитической

реагентом для этих катионов?

группы?

A. Концентрированный раствор аммиака.

A. Ca2+, Hg2+, Co2+, Mn2+.

B. Концентрированный раствор соляной кислоты.

B. Cr3+, Pb2+, Mg2+, Ni2+.

C. Концентрированный раствор натрия гидроксида.

C. Zn2+, Hg2+, Co2+, Ba2+.

D. Концентрированный раствор серной кислоты.

D. Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+.

E. Групповой реагент отсутствует.

E. Ag+, Hg2+, Cu2+, Ni2+.

3) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со

6) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали

смесью катионов VI-ой аналитической группы, добавляя к нему

катион ртути (II) при помощи раствора калия йодида. Осадок

раствор NaOH. При этом образовался осадок зеленого цвета. О

какого цвета выпадает при действии этого реактива?

присутствии какого катиона свидетельствует данная реакция?

 

A. Ni2+ .

A. Сине-зеленого.

B. Cr3+.

B. Желто-оранжевого.

C. Co2+.

C. Красно-бурого.

D. Cu2+.

D. Сине-фиолетового.

E. Mg2+.

E. Оранжево-красного.

4) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со

7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со

смесью катионов. Какой из катионов VI аналитической группы

смесью катионов. Для обнаружения какого катиона используют

присутствует в растворе, если при добавлении тиоцианата

диметилглиоксим (реактив Чугаева)?

аммония и амилового спирта образуется кольцо, окрашенное в

A. Hg2+.

синий цвет?

A. Ni2+.

B. Zn2+.

B. Cu2+.

C. Сu2+.

C. Co2+.

D. Ni2+.

D. Hg2+.

E. Fе3+.

E. Cr2+.

 

5) На раствор, содержащий катионы Hg2+, подействовали

8) В систематическом ходе анализа катионов VI-ой

неизвестным реактивом. При этом выпал белый кристаллический

аналитической группы необходимо разделить катионы Ni2+ и

осадок, который затем почернел. Какой реактив использовался в

Нg2+. С помощью какого реагента это можно сделать?

данной реакции?

 

A. Калия йодид.

A. Дитизона.

B. Олова (II) хлорид.

B. 8-оксихинолина.

C. Аммония тиоцианата.

C. Ализарина.

D. Натрия тиосульфат.

D. Диметилглиоксима.

54

E. Натрия гидроксид.

E. Аммония прсульфата.

9) Комплексные ионы диссоциируют в растворах. Заряды

10) Констанкта диссоциации комплексного иона может быть

комплексных ионов зависят от зарядов комплексообразователя и

охарактеризована величиной константы нестойкости. Как

лигандов и равных их:

связаны между собой константа нестойкости и константа

 

устойчивости комплекса?

A. Сумме.

A. Кнест = 1 00/ Кустойчивости

B. Разности.

B. Кнест = 1 / Кустойчивости

C. Произведению.

C. Кнест = Кустойчивости

D. Отношению.

D. Кнест = Кустойчивости /α

E. ---.

E. Кнест = 1 0* Кустойчивости.

 

Эталоны ответов к обучающим заданиям:

2 – D, 3 – А, 6 - Е

РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ: «Равновесие в растворах комплексных соединений»

Пример решения задачи:

Условие задачи

 

 

 

Решение задачи

 

Определите [Fe3+] и [CN-]

Диссоциация соли протекает по уравнению: K3[Fe(CN)6] → 3K+ + [Fe(CN)6]3-

(1)

в 1М растворе

 

 

 

[Fe(CN)6]3- ↔ Fe3+ + 6 CN-

(2)

K3[Fe(CN)6]

Запишем выражение для константы нестойкости комплексного иона [Fe(CN)6]3-:

 

 

Кнест = [Fe3+] * [CN-]6 / [[Fe(CN)6]3-]

(3)

 

Кнест = 1 / Кустойчивости;

lg Кустойчивости = 43,9; Кустойчивости = 1043,9 = 7,9*1043; Кнест = 1/(7,9*1043) = 1,6*10-44.

 

Обозначим [Fe3+] = Х моль/дм3.

 

 

 

Тогда из уравнения (2)

[CN-] = 6Х моль/дм3, а [[Fe(CN)6]3-] = (С – Х) моль/дм3. Подставим эти значения в

 

уравнение (3). Тогда уравнение (3) принимает вид: Кнест = Х*(6Х)6 / (С – Х)

(4)

 

Предположим, что С >> Х, тогда С – Х = С.

 

 

Тогда уравнение (4) можно упростить:

Кнест = Х*(6Х)6 /С = 46656 * Х7 / С

(5)

 

Следовательно:

Х = 7√ [Кнест*С / 46656] = 7√ [(1,6*1044*1) / 46656] = 8.6*10-7 моль/дм3.

 

 

Т.к. 1М >> 8,6*10-7М, предположение С >> Х правомерно.

 

 

Х =

[Fe3+] = 8.6*10-7 моль/дм3;

 

 

[CN-] = 6Х = 5,2*10-6 моль/дм3.

 

 

ОТВЕТ: [Fe3+] =

8.6*10-7 моль/дм3; [CN - ] = 5,2*10 -6 моль/дм3.

 

Пожалуйста, решите самостоятельно:

55

Условие задачи

Решение задачи:

1) Вычислите [Cu2+] и

 

[NH3] в 1М растворе

 

[Cu(NH3)4]SO4.

 

2) Вычислите [Co2+] и [NH3] в 0,2М растворе

[Co(NH3)6]SO4.

Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.

Эталоны ответов к задачам.

Задача 1. [Cu2+] = 1,29 * 10 – 3 моль/дм3 ; [NH3] 1,= 5,16* 10 - 3 моль/дм3.

Краткие методические указания к работе на практическом занятии

В начале занятия проверяется готовность студентов к занятию путём устного опроса, рассматриваются правила техники безопасности в химической лаборатории. Студенты работают самостоятельно в соответствии с ООД, изложенных в методических указаниях. Затем рассматриваются результаты самостоятельной работы, анализируются ошибки, подводятся итоги занятия.

56

ЗАНЯТИЕ № 8

Тема: Колоквиум ” Теоретические основы аналитической химии. Качественный анализ катионов” Тестовый контроль по темам 5-8.

Цели обучения

Уметь трактовать химико-аналитические свойства катионов I - VI аналитических групп, их реакции идентификации, систематический ход анализа смесей катионов, а также равновесия в растворах электролитов для качественного химического контроля лекарственных средств.

Содержание обучения

Теоретические вопросы:

1.Аналитические свойства веществ и аналитические реакции.

2.Принцип и методы определения веществ (качественный анализ).

3.Реакции идентификации катионов I-й аналитической группы в растворах.

4.Систематический ход анализа катионо в I-й аналитической группе при совместном присутствии.

5.Реакции идентификации катионов II -й аналитической группы в растворах.

6.Систематический ход анализа катионов II -й аналитической группы при совместном присутствии.

7.Реакции идентификации катионов III-й аналитической группы в растворах.

8.Систематический ход анализа катионов III – й аналитической группы при совместном присутствии.

9.Реакции идентификации катионов IV-й аналиітической группы в рас творах.

10.Систематический ход анализа катионо в IV-й аналитической группы при совместном присутствии.

11.Реакции идентификации катионов V-й аналитической группы в растворах.

12.Систематический ход анализа катионов V-й аналитической группы при совместном присутствии.

13.Реакции идентификации катионов VI-й аналитической группы в растворах.

14.Систематический ход анализа катионов VI-й аналитической группы при совместном присутствии. 15Систематический ход анализа катионов I - VI аналитических групп в растворах.

16.Равновесия в растворах сильных и слабых электролитов.

17.Закон действующих масс. Константы диссоциации электролитов.

18.Закон разбавления Оствальда. Степень диссоциации слабых электролитов.

19.Диссоциация воды. Водородный показатель.

20.Равновесия в гетерогенных системах.

21.Растворимость электролитов, насищенные растворы.

22.Произведение растворимости электролитов.

23.Буфеpные растворы, буфеpна емкость, pH буфеpных растворов.

24.Гидролиз солей.

25.Константа гидролиза, степень гидролиза.

26.Гидролиз солей, образованных слабой кислотой и сильным основанием.

27.Гидролиз солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием.

57

28.Гидролиз солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием.

29.Комплексные соединения.

30.Строение комплексов (комплексообразователь, лиганд, координационные сферы).

31.Стойкость комплексов, константы устойчивости и неустойчивости.

32.Внутрикомплексные соединения (хелаты).

33.Качественный анализ катионов в контроле качества лекарственных средств.

Граф логической структуры темы (см. приложение)

Источники информации.

Основна литература:

1)1) Аналитическая химия: Учебное пособие для студентов фармацевтических вузов и факультетов III – IV уровней аккредитации. Под общей редакцией В.В. Болотова. - Харьков, изд-во НФАУ «Золотые страницы», 2001- C. 5 - 135.

2)Аналiтична хiмiя: Навчальний посiбник для студентiв фармацевтичних вузiв та факультетiв III – IV рiвня акредитацii. Пiд загальною редакцiєю В.В. Болотова. – Харків, вид-во НФАУ Оригiнал, 2004 - C. 5 - 132.

3)Лекции по аналитической химии: Аналитические реакции катионов III - VI аналитических групп. Групповые реагенты, условия их применения. Систематический ход анализа катионов разных аналитических групп.

Дополнительная ліитература:

1)Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии: Справочник. Москва - Химия, 1989 - С. 267 - 275.

2)Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. Под редакцией П.К. Агасаняна. Москва - «Химия», 1973 -

С. 71 - 471.

Набор заданий для проверки достижения конкретних целей обучения

1) В анализе смесей разных соединений катионы делят по

2) В лаборатории проводят исследование раствора соли серебра.

кислотно-основному методу на шесть аналитических групп.

После прибавления 2М раствора НСl выпал белый осадок,

Какая из аналитических групп катионов не имеет группового

который исследовали на отношение к рас твору аммиака. Каким

реагента?

аналитическим эффектом сопровождается реакция

 

взаимодействия хлорида серебра с аммиаком?

A. II

A. Частичное растворение осадка.

B. III.

B. Образование чёpного осадка.

C. I.

C. Образование жёлтого осадка.

D. VI.

D. Образование белого осадка, который бістро буреет.

E. IV.

E. Растворение осадка.

 

 

58

3) Провизор-Аналитик проводит идентификацию лекарственной

7) В контрольно-аналитической лаборатории проводят

субстанции калия ацетата. С помощью какого реактива он

исследование лекарственного вещества, которое содержит

подтверждает наличие катиона калия в исследуемом веществе?

катионы цинка. Какой реактив не обходимо использовать для

 

идентификации этого катиона?

A. Винной кислоты.

 

B. Натрия гидроксида.

A. Дитизон.

C. Калия перманганата

B. Сероводород.

D. Железа(Ш) хлорида

C. Ализарин.

E. Муравьинной кислоты.

D. Аммиак.

 

E. Щелочь.

4) Групповым реагентом III-ей аналитической группы является

8) Катион марганца (ІІ) относится к V-ой аналитической группе.

раствор серной кислоты. Какой осадок выпадает первым при

Какие из предложенных реагентов можно использовать для

прибавлении серной кислоты к рас твору, который содержит

определения этого катиона в случае его присутствия в

катионы Ва2+, Sr2+, Са2+ в равных концентрациях?

лекарственном веществе?

A. SrSО4.

A. KIO3+H2SO4.

B. BаSО4.

B. (NH4)2S2ПРО8+ HNO3.

C. СаSО4.

C. H2O2+KOH.

D. Одновременно все соли.

D. К2Сг4

E. SrSО4 и СаSО4..

E. К2Сг2O7.

5) К VI аналитической группе относятся катионы Сu2+, Нg2+ и

9) Катион хрома (ІІІ) относится к четрёртой аналитической

Ni2+, групповым реагентом для которых является конц. раствор

группе. Какая из предложенных реакций характеpна для этого

аммика. Какие вещества образуются при действии группового

катиона?

реагента на катионы VI-I аналитической группы?

A. Со щелочью или рас твором аммиака.

A. Амфотеpные гидроксиды.

B. Образование надхромовой кислоты.

B. Гидроксиды, не растворимые в избытке щелочей.

C. Окисление до хромата в щелочной среде.

C. Гидроксиды, не растворимые в избытке аммиака.

D. Окисление до дихромата в щелочной среде.

D. Аммиакаты, которые растворяются в воде.

E. С сульфидами-ионами.

E. Аммиакаты, которые не растворяются в воде.

 

6) Групповым реагентом катионов V-ой аналитической группы

10) Большинство катионов VI аналитической группы окрашены и

является концентрированный раствор аммиака. Какие продукты

образу ют окрашенные соединения. Какие катионы этой

образуются при прибавлении избытка NH4ОН к рас твору

аналитической группы имеют неокрашенные растворы?

BiС13?

A. Ni2+.

A. Bi2НРО3.

B. Cu2+ і Hg2+.

B. Bi (метал.).

C. Co2+.

C. Bi(ОН)3.

D. Hg2+.

D. [Bi(ОН)6] 3-.

E. Cu2+ и Co2.

59

E. BiОС1.

 

9) Химик проводит идентификацию катионов Fе3+ с помощью

13) Для некоторых кати онов характерна реакция окрашивания

неорганического вещества. Какие лиганды образу ют с

пламени. Соли какого катиона окрашивают плаям в жёлтый

катионами Fе3+ комплексы темно-красного цвета?

цвет?

A. NН3.

A. Са2+.

B. ВІН-.

B. Sг2+.

C. NС-.

C. Ва2+.

D. СN-.

D. Na+.

E.I-I-.

E. K+.

10) В аналитической лаборатории проводят исследование

14) Катион бария к третьей аналитической группе. Какой

раствора на содержание катионов Zn2+ с помощью растворов

реагент используют для идентификации этого катиона?

К4[Fе(СN)6]. Какой катион мешает идентификации Zn2+ с этим

 

реагентом?

A. KI.

A. Sn2+.

B. HCl.

B. Са2+.

C. NH4Cl.

C. Fе3+.

D. СН3СООН.

D. З2+.

E. К2СгО4.

E. Рb2+.

 

Эталоны ответов к обучающим заданиям:

 

2 – Е, 3 – А, 7 - А

 

Краткие методические указания к работе на практическом занятии

В начале занятия проверяется подготовленность студентов к занятию путем усного опроса. Далее проводится итоговый тестовый контроль по темам 5-8 (наборы тестов). Потом подводятся итого занятия.

60

Соседние файлы в предмете Аналитическая химия