Группа VIIIБ. Опыт 6. Качественные реакции на ионы двухвалентного и трёхвалентного железа

Опыт 6. Качественные реакции на ионы двухвалентного и трёхвалентного железа

Группу VIIIБ составляют девять d-элементов: Fe, Co, Ni, Ru, Rh,Pd,Os, Ir, Pt. He у всех элементов этой группы число валентных электронов совпадает с номером группы. Железо, кобальт, никель объединены в семейство железа. Остальные 6 элементов образуют семейство платины.

Железо и кобальт – жизненно необходимые элементы, никель – примесный токсичный элемент. Элементы семейства платины не являются биогенными.

Конфигурация валентных электронов железа 4s²3d⁶. В соединениях железо проявляет степени окисления +2 и +3 (реже +6). Более устойчивы соединения со степенью окисления +3. Железо, как и другие d-элементы, проявляет способность к комплексообразованию. Известно большое число комплексных соединений, в которых железо имеет координационное число 6. В биологических системах железо связано в комплексы, в которых степень окисления железа +2 и реже +3. В таком жизненно важном биокомплексе, как гемоглобин, железо находится в степени окисления +2. В процессе обратимого присоединения кислорода железо в гемоглобине не меняет своюстепень окисления.

В комплексных соединениях Fe(II) и Fe(III) имеют координационное число 6, причем анионные комплексы Fe(III) более устойчивы, чем Fe(II). Уже алхимикам были известны цианидные комплексы железа: красная кровяная соль – гексацианоферрат (III) калия К₃[Fе(CN)₆] и желтая кровяная соль – гексацианоферрат (II) калия К₄|Fe(CN)₆]. Эти соли применяются в аналитической практике для определения ионов Fe²⁺ и Fe³⁺.

Железо является важным биогенным элементом и относится к «металлам жизни». В организме человека содержится около 5 г железа. Большая часть его сосредоточена в гемоглобине крови (около 70%). Гемоглобин – сложный по составу белок, содержащий и небелковую группу – гем (от греч. «гемо» — кровь). Физиологическая функция гемоглобина заключается в способности обратимо связывать кислород и переносить его от легких к тканям. Если гемоглобин условно обозначить [HbFe²⁺], то реакцию обратимого присоединения кислорода можно записать так:

[HbFe²⁺] + O₂ «[HbFe²⁺∙O₂]

дезоксигемоглобин оксигемоглобин

Гемоглобин взаимодействует также с угарным газом, при этом образуется карбонилгемоглобин, который более устойчив, чем оксигемоглобин:

[HbFe²⁺] + CO = [HbFe²⁺∙CO].

Это нарушает перенос кислорода от легких к тканям и вызывает отравление организма.

Железо входит также в состав ферментов, например, цитохромов, каталазы, пероксидазы и др. Недостаток железа и кобальта в организме приводит к нарушению синтеза гемоглобина. Это, в свою очередь, вызывает заболевание крови, связанное с дефицитом железа, которое называется анемией. Для лечения анемии используются соли двухвалентного железа: хлорид и сульфат. Эффективным средством для лечения анемии являются ферамид и коамид, которые представляют собой бионеорганические комплексы соответственно железа и кобальта с никотинамидом.

Раствор FeCl₃ в силу его окислительных свойств используется в медицинской практике как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.

Выполнение опыта

6.1. Обнаружение ионов Fe²⁺.

Реактивом на ион Fе²⁺ служит гексацианоферрат (III) калия К₃|Fe(CN)₆] (красная кровяная соль).

Налейте в пробирку 1 мл раствора FeSO₄ или раствор соли Мора, добавьте примерно такой же объем раствора К₃|Fe(CN)₆]. Выпадает осадок турнбулевой сини KFe[Fe(CN)₆]. Отметьте его цвет. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

6.2. Обнаружение ионов Fe³⁺.

Реактивом на ион Fе³⁺ служит гексацианоферрат (II) калия К₄|Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль) и роданид калия KSCN.

1. К 1 мл раствора FeCl₃ прилейте немного раствора KSCN. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах, отметьте цвет раствора роданида железа (III).

2. К 1 мл раствора FeCl₃ прилейте такой же объем К₄|Fe(CN)₆]. Отметьте цвет. Напишите уравнения реакции в молекулярной и ионной форме.

6.3. Различие между простыми и комплексными ионами железа (III).

Установите, обнаруживается ли ион Fe³⁺ в растворе комплекснойсоли К₃[Fе(СN)₆]. Для этого проведите реакцию, как в предыдущем опыте, только вместо раствора FeCl₃ возьмите раствор К₃[Fе(СN)₆] и прилейте к нему раствор KSCN. Объясните отсутствие изменений.

Контрольные вопросы и задания.

1. Напишите электронную формулу атома меди.

2. Какова биологическая роль меди в организме человека?

3. Напишите уравнение реакции образования комплексной соли [Cu(NH₃)₄]SO₄ и выражение для константы нестойкости комплексного иона.

4. Докажите амфотерность гидроксида цинка. Напишите уравнения соответствующих реакций.

5. Приведите примеры применения соединений цинка в медицине.

6. Напишите уравнение реакций окисления нитрита натрия перманганатом калия в кислой среде. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса и электронно-ионным методом (методом полуреакций).

7. Как определяется молярная масса эквивалента вещества в окислительно-восстановительной реакции?

8. Что такое перманганатометрия?

9. Как обнаружить ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.в растворах?

10. Приведите примеры, показывающие биологическую роль железа.

Дата добавления: 2014-12-29