Методические указания для студентов 2-го курса фармацевтического факультета по аналитической химии Донецк, 2007 (стр. 13 из 27)

Граф логической структуры по теме: Качественные реакции катионов V-ой аналитической группы Mg²⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Bi³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺. Анализ смеси катионов V –ой аналитической группы. Решение задач на равновесия в растворах гидролизующихся солей.

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.

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.

4. Трактовать ход качественного анализа катионов VI-ой аналитической группы при совместном присутствии.

5. Решать задачи на равновесия в растворах комплексных соединений

6. Интерпретировать свойства катионов VI-ой аналитической группы в лекарственных средствах.

Содержание обучения.

Перечень теоретических вопросов:

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.

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.

Найти материал для освоения этих вопросов можно в одном из следующих источников.

Основные источники информации.

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.

4) Граф логической структуры (Приложение 1).

Дополнительные источники информации.

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

После изучения темы для самопроверки усвоения материала ответьте на следующие вопросы, заполнив таблицу с эталонами ответов.

ЦЕЛЕВЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАНИЯ

ТЕСТЫ

1) В химико-аналитической лаборатории определяли катионы VI-ой аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этих катионов? A. Концентрированный раствор аммиака. B. Концентрированный раствор соляной кислоты. C. Концентрированный раствор натрия гидроксида. D. Концентрированный раствор серной кислоты. E. Групповой реагент отсутствует.	2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой раствор содержит катионы только VI аналитической группы? A. Ca2+, Hg2+, Co2+, Mn2+. B. Cr3+, Pb2+, Mg2+, Ni2+. C. Zn2+, Hg2+, Co2+, Ba2+. D. Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+. E. Ag+, Hg2+, Cu2+, Ni2+.
3) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со смесью катионов VI-ой аналитической группы, добавляя к нему раствор NaOH. При этом образовался осадок зеленого цвета. О присутствии какого катиона свидетельствует данная реакция? A. Ni2+ . B. Cr3+. C. Co2+. D. Cu2+. E. Mg2+.	6) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катион ртути (II) при помощи раствора калия йодида. Осадок какого цвета выпадает при действии этого реактива? A. Сине-зеленого. B. Желто-оранжевого. C. Красно-бурого. D. Сине-фиолетового. E. Оранжево-красного.
4) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со смесью катионов. Какой из катионов VI аналитической группы присутствует в растворе, если при добавлении тиоцианата аммония и амилового спирта образуется кольцо, окрашенное в синий цвет? A. Ni2+. B. Cu2+. C. Co2+. D. Hg2+. E. Cr2+.	7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор со смесью катионов. Для обнаружения какого катиона используют диметилглиоксим (реактив Чугаева)? A. Hg2+. B. Zn2+. C. Сu2+. D. Ni2+. E. Fе3+.
5) На раствор, содержащий катионы Hg2+, подействовали неизвестным реактивом. При этом выпал белый кристаллический осадок, который затем почернел. Какой реактив использовался в данной реакции? A. Калия йодид. B. Олова (II) хлорид. C. Аммония тиоцианата. D. Натрия тиосульфат. E. Натрия гидроксид.	8) В систематическом ходе анализа катионов VI-ой аналитической группы необходимо разделить катионы Ni2+ и Нg2+. С помощью какого реагента это можно сделать? A. Дитизона. B. 8-оксихинолина. C. Ализарина. D. Диметилглиоксима. E. Аммония прсульфата.
9) Комплексные ионы диссоциируют в растворах. Заряды комплексных ионов зависят от зарядов комплексообразователя и лигандов и равных их: A. Сумме. B. Разности. C. Произведению. D. Отношению. E. ---.	10) Констанкта диссоциации комплексного иона может быть охарактеризована величиной константы нестойкости. Как связаны между собой константа нестойкости и константа устойчивости комплекса? A. Кнест = 1 00/ Кустойчивости B. Кнест = 1 / Кустойчивости C. Кнест = Кустойчивости D. Кнест = Кустойчивости /α E. Кнест = 1 0* Кустойчивости.

Эталоны ответов к тестам.

№ ВОПРОСА	ОТВЕТ	№ ВОПРОСА	ОТВЕТ
1	6	Е
2	D	7
3	А	8
4	9
5	10	B

РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ:

«Равновесие в растворах комплексных соединений»

Пример решения задачи:

Условие задачи

Решение задачи

Определите [Fe3+] и [CN-] в 1М растворе K3[Fe(CN)6]

Диссоциация соли протекает по уравнению: K3[Fe(CN)6] → 3K+ + [Fe(CN)6]3- (1) [Fe(CN)6]3- ↔ Fe3+ + 6 CN- (2) 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: