Експериментальна частина. ТЕМА: Кислотно-основна класифікація аніонів

ЗАНЯТТЯ №3

ТЕМА: Кислотно-основна класифікація аніонів. Аналітичні реакції аніонів I-ї аналітичної групи (сульфат-, сульфіт-, тіосульфат-, фосфат-, карбонат-, тетраборат-). Умови їх виконання.

АКТУАЛЬНІСТЬ: Досліджувані аніони входять до складу солей, які широко використовуються в медичній практиці,фармацевтичній та хімічній промисловості. Тому при аналізі фармацевтичних, фітохімічних та хіміко-токсикологічних об’єктів актуальним є вміння проводити реакції відкриття аніонів, підтвердження ідентичності аналізованих сполук, визначення складу складних сумішей.

НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ: На основі хіміко-аналітичних властивостей аніонів I-ї аналітичної групи і використовуючи прийоми напівмікрометоду аналізу, навчити студентів:

-виконувати характерні реакції на аніони I-ї аналітичної групи,

акцентуючи увагу на фармакопейні реакції;

-складати схему аналізу складної суміші аніонів I-ї аналітичної групи;

-проводити проби на аніони-оксидники та аніони-відновники;

-проводити аналіз розчину, який вміщує суміш сірковмісних аніонів I-ї аналітичної групи.

ЗНАТИ: -фармакопейні реакції на аніони I-ї аналітичної групи;

-хімічні властивості сполук аніонів I-ї аналітичної групи;

-суть теорії електролітичної дисоціації;

-процеси комплексоутворення, оксидації та відновлення;

-хід систематичного аналізу суміші аніонів I-ї аналітичної групи.

ВМІТИ: -працювати з центрифугою, електричними та нагрівальними

приладами;

-виконувати і вибирати найбільш характерні реакції аніонів I-ї

аналітичної групи;

-проводити попередні дослідження на аніони I-ї аналітичної групи;

-використовувати для виявлення аніонів характерні і чутливі реакції;

-провести систематичний хід аналізу суміші аніонів I-ї

аналітичної групи кислотно-основним методом;

-переводити важкорозчинні сполуки у розчин;

-робити висновки з результатів аналізу і оформляти їх у вигляді протоколу.

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА

1.Принцип класифікації аніонів по групах.

2.Відношення аніонів нестійких і летких кислот до дії мінеральних кислот. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

3.Оксидаційно-відновні реакції в систематичному аналізі аніонів I-ї аналітичної групи.

4.Поділ аніонів на аналітичні групи за кислотно-основною класифікацією.

5.Умови осадження аніонів першої аналітичної групи груповим реактивом. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

6.Добуток розчинності (ДР). Умови утворення і розчинення осадів.

7.Поясніть, чому аніони, які містять сульфур, заважають виявленню один одному. Приведіть рівняння розділення і виявлення йонів у цій суміші (у зошиті).

8.Чим відрізняється аналіз аніонів від аналізу катіонів. Яку роль відіграють групові реагенти?

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Які аніони належать до І-ї аналітичної групи?

2.Який груповий реагент І-ї аналітичної групи?

3.Напишіть характерні реакції для виявлення окремих аніонів І-ї аналітичної групи.

4.Який осад має молібденова кислота і магнезіальна суміш, що використовуються для відкриття фосфат-йонів?

5.Аніонний склад мінеральних вод.

6.Запропонуйте реакції виявленнясульфат-, сульфіт-, тіосульфат-, фосфат-, карбонат-, тетраборат- аніонів. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

7.Які кислоти і солі I-ї аналітичної групи аніонів використовуються в медицині і фармації?

БІОЛОГІЧНА РОЛЬ І МЕДИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ

СПОЛУК I-ї АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ АНІОНІВ

Неорганічними сполуками Карбону є його сполуки з металами (СаС₂), неметалами (SіС), оксиди (СО і СО₂), карбонатна кислота Н₂СО₃ та її солі - карбонати й гідрогенкарбонати, ціанідна та тіоціанатна кислоти та їх солі - ціаніди й тіоціанати (роданіди). Карбон у складі кальцію оксалату CaC₂O₄ може відкладатись у вигляді каменів у нирках і сечовому міхурі (оксалатні камені).

Масова частка Сульфуру в організмі людини становить близько 0,16%, багато сірки міститься в структурному білку кератині, волоссі, кістках і нервовій тканині. Цей р-елемент входить до складу деяких амінокислот (цистин, цистеїн, метіонін), гормонів (інсулін), вітамінів (В₁). З біологічного погляду функція атомів Сульфуру полягає в їх здатності утворювати зв'язки —S—S— між поліпептидними ланцюгами протеїнів. Визначення вмісту сульфатів у крові має особливо велике значення при гострій і хронічній нирковій недостатності, посиленому розпаді білка з вивільненням сульфатів.

Фосфор, який ще називають "елементом життя і мислення", відіграє істотну роль в обміні речовин та енергії. У вигляді неорганічного фосфату він входить до складу нуклеотидів та нуклеїнових кислот. Особлива роль належить молекулі АТФ (аденозин-5'-трифосфат), яка є джерелом і акумулятором енергії в організмі. Неорганічні фосфат-йони Н₂РO₄^- та НРO₄^2- входять до складу буферної системи крові, яка значною мірою забезпечує стале значення рН внутрішнього середовища живого організму. Крім того, фосфор є основною складовою частиною кісток і зубів. Добова потреба організму у фосфорі становить 1-3 г.

Клінічне діагностування вмісту фосфатів у крові має істотне значення. Збільшення вмісту фосфатів у крові (гіперфосфатемія) може спостерігатися при токсикозах вагітних, спазмофілії, передозуванні ультрафіолетовим опроміненням, в період загоювання кісткових переломів (що є сприятливою ознакою), при посиленій м'язовій роботі, як наслідок розщеплення органічних фосфорних сполук і надходження неорганічного фосфору з м'язових клітин. При нестачі фосфатів у крові (гіпофосфатемія) розвивається рахіт.

Наявність карбонатів, фосфатів і сульфатів у питній воді визначає її побутові й смакові якості. Солі карбонатної, фосфатної та сульфатної кислот зумовлюють загальну твердість води, а у твердій воді погано розварюються овочі, м'ясо, важко милиться мило. Крім того, наявність сульфатів немінерального походження є показником санітарного забруднення води. Така вода неприємна на смак і може спричинити розлад системи травлення. Значна кількість сульфатів є результатом забруднення води тваринними відходами, що містять Сульфур, який у результаті розкладання й наступного окиснення перетворюється на солі сульфатної кислоти.

Як лікарські засоби використовують магнію сульфат, що має послаблювальні та гіпотензивні (знижує тиск крові) властивості, барію сульфат як рентгеноконтрастний засіб, натрію сульфат як послаблювальний та жовчогінний засіб, натрію гідрогенкарбонат та кальцію карбонат при шлункових захворюваннях. Сполуки Фосфору, наприклад АТФ, використовують у медичній практиці як енергетичний чинник при дистрофії м'язів, міокардіодистрофії.

САМОСТІЙНА АУДИТОРНА РОБОТА

1.Пояснити систематичний хід аналізу суміші аніонів I-ї аналітичної групи на основі складеної схеми

2.Виконати лабораторні роботи наведені в цих методичних вказівках.

3.Оформити і захистити протокол.

4.Відповісти на запитання, запропоновані викладачем, з використанням записів на дошці.

Характерні реакції аніонів першої

аналітичної групи

а) Реакції виявлення аніонів першої аналітичної групи

(SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, B₄O₇^2-)

1.Дія групового реагенту (0,5М розчин барію хлориду)

Йони першої аналітичної групи^- утворюють з 0,5М розчином BaСl₂ аморфні осади відповідних солей Барію. Всі осади важко розчиняються у воді, але розчиняються в розведеній хлоридній кислоті, за винятком BaSO₄.

Виконання реакцій:

До 0,5 см³ розчину солей, що містять аніони I-ї аналітичної групи, в окремих пробірках додають по 3-4 краплі 0,5М розчину барію хлориду. Зазначте кольори осадів, що утворилися.

2. Дія загальних реагентів

Дія аргентуму нітрату

Реагент взаємодіє з аніонами I-ї аналітичної групи з утворенням осадів, які розчиняються в нітратній кислоті.

Виконання реакцій:

У ряд пробірок поміщають по 0,5 см³ солей відповідних аніонів I-ї аналітичної групи і додають по 3-4 краплі реактиву. Зазначте кольори осадів, що утворилися.

а) Реакції йонів SO₄^2-

1. Дія розчинів солей Барію

(фармакопейна)

Сульфат-йони з солями Барію утворюють осад барію сульфату білого кольору, який не розчиняється ні в кислотах, ні в лугах. Реакцію проводять в середовищі розбавленої хлоридної кислоти.

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓.

Виконання досліду:

До 0,5-1 см³ розчину, що містить сульфат-йони, додають 10-12 крапель хлоридної кислоти і 5-6 крапель розчину барію хлориду. Інші аніони не перешкоджають виявленню сульфат-йонів.

2. Дія розчинів солей Стронцію

Сульфат-йони з солями Стронцію утворюють осад стронцію сульфату білого кольору, який не розчиняється ні в кислотах, ні в лугах.

Sr²⁺ + SO₄^2- → SrSO₄↓.

Виконання досліду:

До 0,5-1 см³ розчину, що містить сульфат-йони, додають 5-6 крапель розчину стронцію хлориду.

б) Реакції йонів SO₃^2-

1. Дія мінеральних кислот

(фармакопейна)

При дії мінеральних кислот на сульфіт-йони утворюється сульфітна кислота, яка розкладається на сульфуру (IV) оксид і воду:

SO₃^2- + 2H⁺ → H₂SO₃ → SO₂↑ + H₂O.

Cульфуру (IV) оксид виявляють за запахом або знебарвленням розчинів йоду або калію перманганату.

SO₂ + I₂ + 2H₂O → 2HI + H₂SO₄

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

Виконання досліду:

До 0,5 см³ розчину, що містить сульфіт-йони, додають 4-5 крапель 2М розчину хлоридної кислоти. Для виявлення сульфуру (IV) оксиду використовують йодокрохмальний папір.

2. Дія оксидників

(фармакопейна)

Йод та бром оксидують сульфіти до сульфатів, при цьому відбувається знебарвлення розчинів йоду або брому.

Na₂SO₃ + I₂ + H₂O + 2HCl → 2HI + H₂SO₄ + 2NaCl

Виконання досліду:

До 3-4 крапель розчину натрію сульфіту додають 1-2 краплі розчину хлоридної кислоти і 2-3 краплі розчину йоду. Зазначте аналітичний ефект реакції.

в) Реакції йонів S₂O₃^2-

1. Дія мінеральних кислот

(фармакопейна)

При дії мінеральних кислот на тіосульфат-йони утворюється тіосульфатна кислота, яка розкладається на сульфуру (IV) оксид, сірку і воду:

S₂O₃^2- + 2H⁺ → H₂S₂O₃ → SO₂↑ + H₂O + S↓

Виконання досліду:

До 0,5 см³ розчину, що містить натрію тіосульфат, додають 4-5 крапель 2М розчину хлоридної кислоти.

2. Дія розчину аргентуму нітрату

(фармакопейна)

Тіосульфат-йони утворюють з йонами Аргентуму білий осад аргентуму тіосульфату, який з часом розкладається з утворенням чорного осаду аргентуму сульфіду:

Na₂S₂O₃ + 2AgNO₃ → Ag₂S₂O₃↓ + 2NaNO₃;

Ag₂S₂O₃ +H₂O → Ag₂S↓ + 2H⁺ + SO₄^2-.

Виконання досліду:

До 0,5 см³ розчину, що містить натрію тіосульфат, додають 4-5 крапель розчину аргентуму нітрату.

3. Дія розчину йоду

Розчин йоду знебарвлюється розчинами тіосульфатів з утворенням тетратіонатів:

S₂O₃^2- + I₂ → S₄O₆^2- + 2I^-.

Виконання досліду:

До 2-3 крапель досліджуваного розчину додають краплю розчину йоду. При цьому проходить знебарвлення розчину йоду.

г) Реакції йонів СO₃^2-

1. Дія мінеральних кислот

(фармакопейна)

При дії мінеральних кислот на карбонат-йони утворюється карбонатна кислота, яка розкладається на вуглекислий газ і воду:

СO₃^2- + 2H⁺ → H₂СO₃ → СO₂↑ + H₂O

Виконання досліду:

До 10-15 крапель розчину натрію карбонату додають 10 крапель 2М розчину хлоридної кислоти. Пробірку закривають корком з газовивідною трубкою і пропускають газ, що виділяється, крізь вапняну або баритову воду. Зазначте аналітичний ефект реакції.

2. Дія розчину магнію сульфату

(фармакопейна)

Карбонат-йони утворюють з йонами Магнію білий осад магнію карбонату.Ця реакція дозволяє розрізнити карбонат- та гідрокарбонат-йони. З гідрокарбонатами осад утворюється лише при кип’ятінні.

СO₃^2- + Mg²⁺ → MgСO₃↓

Виконання досліду:

До 0,5 см³ розчину, що містить натрію карбонат додають 4-5 крапель розчину магнію сульфату.

д) Реакції йонів PO₄^3-

1. Дія магнезіальної суміші

Реагент (суміш MgCl₂, NH₄OH, NH₄Cl) утворює з йонами PO₄^3- білий дрібнокристалічний осад подвійної солі - магній-амоній-фосфату.

HPO₄^2- + Mg²⁺ + NH₃ → MgNH₄PO₄↓

Реакцію проводять у слаболужному середовищі, в присутності амонію хлориду. Осад розчинний в розчинах мінеральних кислот.

Виконання досліду:

До 0,5-2 см³ розчину, що містять йони PO₄^3-, додають 1-2 краплі амонію гідроксиду, мікрошпатель амонію хлориду і 3-4 краплі розчину магнію хлориду.

Всі йони, що утворюють нерозчинні сполуки з йонами Mg²⁺ і PO₄^3-, перешкоджають виявленню фосфат-йонів.

2. Дія молібденової рідини

(фармакопейна)

Молібденова рідина (суміш амонію молібдату і нітратної кислоти) утворює з йонами PO₄^3- дрібнокристалічний жовтий осад амонійної солі фосфат-молібденової гетерополікислоти. Реакцію проводять у присутності надлишку нітратної кислоти в розчині. Осад нерозчинний в HNO₃, але розчинний в NaOH.

H₃PO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ → + 21NH₄NO₃ +

(NH₄)₃[P(Mo₃O₁₀)₄]↓ + 12H₂O

Виконання досліду:

До 1 см³ розчину, що містить йони PO₄^3-, додають 5-6 см³ молібденової рідини і залишають на 5 хвилин. Виявленню РО₄^3- перешкоджають йони AsO₄^3- і SiO₃^2-, утворюючи подібні за зовнішнім виглядом осади. Перешкоджаючий вплив цих йонів усувають додаванням тартратної кислоти.

ж) Реакції йонів B₄O₇^2-

1. Дія розчинів солей Барію

Тетраборат-йони з солями Барію утворюють білий осад Ba(BO₂)₂:

B₄O₇^2- + Bа²⁺ + 3H₂O → Ba(BO₂)₂↓ + 2H₃BO₃

Осад при дії мінеральних кислот розкладається:

Ba(BO₂)₂↓ + 2H₂O + 2H⁺ → Bа²⁺ + 2H₃BO₃

Виконання досліду:

До 0,5-1 см³ розчину, що містить тетраборат-йони, додають 5-6 крапель розчину барію хлориду і 4-5 крапель 2М розчину натрію гідроксиду.

2. Забарвлення полум’я

(фармакопейна)

(реакцію виконують сухим способом)

Тетраборат-йони в присутності сульфатної кислоти і етилового спирту утворюють борноетиловий етер, який забарвлює полум’я у зелений колір:

Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + 5H₂O → Na₂SO₄ + 4H₃BO₃

H₃BO₃ + 3C₂H₅OH → (C₂H₅O)₃B + 3H₂O

Виконання досліду:

У тигель поміщають декілька кристаликів натрію тетраборату, додають 5-6 крапель концентрованої сульфатної кислоти, 7-8 крапель етилового спирту, добре перемішують і запалюють. Зазначте аналітичний ефект реакції.

ЛІТЕРАТУРА

1.Аналітична хімія: Навчальний посібник/ О.М.Гайдукевич, В.В.Болотов, Ю.В.Сич та ін. –Х.: Основа, Видавництво НФАУ, 2000. –432 с.

2.Пономарев В.Д. Аналитическая химия: В двух ч. –М.: Высшая школа, 1982. –Ч.1. –304 с; Ч.2. –303 с.

3.Державна Фармакопея України / Держ. підприємство “Науково-експертний фармакопейний центр.” –1-е вид. –Харків: РІРЕГ, 2001. –556 с.

4.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. В 2-х кн.. Кн. 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ. М.: Высшая школа, 2001. –604 с.

5.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. В 2-х кн.. Кн. 1. Количественный анализ. Физико-химические методы анализа -М.: Высшая школа, 2001. –645 с.

6.Конспект лекцій.

7.Основы аналитической химии: В 2-х кн. Учеб. для вузов/ Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др. –М.: Высшая школа, 1996. –Кн.1. –383 с.; Кн.2. –461 с.

8.Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия: В 2-х кн. –М.: Химия, 1990. –Кн.1. –480 с.; Кн.2. –460 с.

9.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. –М.: Химия, 1989. –447 с.

10.Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. –М.: Высшая школа, 1991. –256с.

11.Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии: В 2-х кн. –М.: Мир, 1979. –Кн.1. –480 с.; Кн.2. –430 с.

12.Васильев В.П. Аналитическая химия: В 2-х кн. –М.: Высшая школа, 1989. –Кн.1. –319 с.; Кн.2. –383 с.

13.Державна Фармакопея України. –1-е вид. –Харків: РІРЕГ, 2001. –Доповнення 1. -2004. -520 с.

14.Кількісний аналіз. Титриметричні методи аналізу / В.В.Петренко, Л.М.Стрілець, С.О.Васюк – Запоріжжя, 2006. -215 с.

Дата добавления: 2017-01-14