Ориентировочная основа действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время
Лабораторная работа«Изучение реакций комплексообразования с неорганическими лигандами».
I группа
Цель.Изучить реакции ионов – биометаллов и ионов – токсикантов с неорганическими лигандами на примере образования гидроксокомплексов и амминокомплексов.
Оборудование.Штатив с пробирками, пипетки на 1 и 2 мл.
Реактивы. Растворы нитратов железа (III), кобальта (II), никеля (II), меди (II), цинка (II),свинца (II), алюминия (III) с концентрацией 0,2 моль/л; растворы гидроксида натрия с концентрацией 0,1 моль/л и концентрированный; раствор аммиака концентрированный.
Опыт № 1. Образование гидроксокомплексов d – и р – элементов.
В семь пробирок наливают по 1 мл раствора соли, как указано в таблице 1. В каждую из пробирок добавляют по каплям разбавленный раствор щёлочи (С=0,1 моль/л) до отчётливого образования осадка.
Избыток щёлочи на этом этапе недопустим.
Цвет осадков отмечают в таблице 1.
Таблица 1.
| Катион соли | Цвет осадка при добавлении разбавленного раствора NaOH | Изменения, произошедшие при добавлении концентрированного раствора NaOH | Изменения, произошедшие при добавлении аммиака |
| Fe3+ | |||
| Zn2+ | |||
| Cu2+ | |||
| Co2+ | |||
| Ni2+ | |||
| Pb2+ | |||
| Al3+ |
Затем к каждому из осадков добавляют по 2 мл концентрированного раствора щёлочи. Изменения, произошедшие в пробирках, отмечают в таблице.
Прогнозировать направление реакций, используя Кs осадков и Кн образующихся комплексных соединений.
Записывают уравнения реакций в ионном виде.
Опыт № 2. Образование амминокомплексов d – и р – элементов.
В семь пробирок наливают по 1 мл раствора соли, как указано в таблице 1. В каждую из пробирок добавляют по 2 мл концентрированного раствора аммиака. Содержимое пробирок взбалтывают. Изменения, произошедшие в пробирках, отмечают в таблице № 1.
Записывают уравнения реакций в ионном виде.
Выводыоформляются в виде перечисления:
¾ ионов, образующих прочные гидроксо – и амминокомплексы;
¾ ионов, образующих прочные амминокомплексы;
¾ ионов, образующих прочные гидроксокомплексы;
¾ ионов, не образующих прочных аммино – и гидроксокомплексов.
При формулировании выводов иметь в виду, что образование прочных комплексов сопровождается полным растворением первоначально выпавшего осадка.
ӀӀ группа
Цель.Изучить совмещённые лигандообменные равновесия, моделирующие конкуренцию реакций комплексообразования в живых системах в норме и при патологии.
Оборудование.Штатив с пробирками, пипетки на 1 мл.
Реактивы.Раствор нитрата железа (III) с концентрацией 0,2 моль/л; насыщенные водные растворы фторида калия, тартрата калия, тиоцианата калия.
Опыт № 3.Изучение конкурирующих реакций комплексообразования.
В три пробирки наливают по 1 мл раствора нитрата железа (III). В первую пробирку добавляют1 мл дистиллированной воды, во вторую – 1 мл раствора фторида калия, в третью – 1 мл раствора тартрата калия. Содержимое пробирок перемешивают и в каждую из них добавляют по 5 капель раствора тиоцианата калия. Наблюдения оформляют в виде
таблицы 2.
Таблица 2.
| Номер пробирки | Добавленный реагент | Цвет содержимого пробирки | Формула образовавшегося соединения |
| Вода | |||
| Фторид калия | |||
| Тартрат калия К2С4Н4О6 |
Тартрат - ион [(СНОН)2(СОО)2]2- - анион винной кислоты ведёт себя как тридентатный лиганд. Координационное число железа равно 6.
Обработка результатов.
Объясняют наблюдения с привлечением теории совмещённых равновесий и конкурирующих процессов.
В каждом из опытов отмечают:
а) объект конкуренции;
б) конкурирующие между собой частицы;
в) конкурирующие между собой процессы (уравнения химических реакций);
г) рассчитывают константу совмещённого равновесия;
д) используя полученное значение, делают вывод о направлении протекания процесса.
Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время.
Задание № 1.
Приведите пример совмещения лигандообменного и гетерогенного равновесия, в котором объектом конкуренции является Аg+. Укажите конкурирующие частицы. Напишите в общем виде (без подстановки справочных величин) выражение для константы совмещённого равновесия.
Задание № 2.
При добавлении к раствору гексафтороалюмината натрия концентрированной Н2SO4 образуется сульфат алюминия. Укажите: а) какие типы равновесий совмещаются; б) объект конкуренции; в) конкурирующие частицы; направление процесса.
9.Учебно – материальное обеспечение.
Литература
а) обязательная
1. Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2007,с. 35-45.
2.Общая и неорганическая химия А.В. Бабков, Т.И. Барабанова, В.А. Попков. учебник М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 384 с. .
3. Общая химия А.В. Жолнин; под. ред. В.А. Попкова, А.В. Жолнина. учебник М.:ГЭОТАР-Медиа, 2014.-400 с.:ил.
4.Сборник задач и упражнений по общей химии С.А. Пузаков, В.А. Попков, А.А. Филиппова. учеб. пособие для вузов 5-е изд.-М.:Юрайт,2013.-255, [1] с.:ил.-(Бакалавр. Базовый курс)..
5. Практикум по общей и биоорганической химии [И.Н. Аверцева, О.В. Нестерова, В.А. Попков и др.]; под ред. В.А. Попкова.- учеб. пособие для вузов 2-е изд., испр.-М.:Академия,2007.-240 с.:ил
б) дополнительная
1. Пузаков С.А. Химия. – М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2006,с.32-44.
2.Химия. Теоретические основы. Вопросы. Тесты. Задачи с решениями: Тюрина, Е.Ф. учеб. пособие для медвузов ВГМУ.-2-е изд., перераб. и доп.-Владивосток: Медицина ДВ,2008.-248 с..
3. Общая химия А. В. Жолнин ; под ред. В. А. Попкова, А. В. Жолнина. - М.: учебник ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 400 с.: ил. (ЭБС)
4. Химия С.А. Пузаков учебник -е изд., испр. и доп..-М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006.-640 с.(ЭБС)
5. Общая химия В.А. Попков, С.А. Пузаков учебник для вузов М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.-976 с.:ил. (ЭБС)
6.интернет-ресурсы:
http://www.studmedlib.ru
http://www.books-up.ru
10. Материальное обеспечение:
а) наглядные пособия – Периодическая система элементов
Д.И. Менделеева;
б) оборудование – набор химической посуды и реактивов.
в) технические средства обучения – калькулятор.
Оценивание уровня сформированности компетенций обучающихся проводится по балльно-рейтинговой системе.
Приложение
Константы растворимости некоторых гидроксидов (t=250 С)
| Вещество | Кs |
| Fe(OH)3 | 3,2·10-38 |
| Zn(OH)2 | 7,1·10-18 |
| Cu(OH)2 | 5·10-20 |
| Co(OH)2 | 1,6·10-15 |
| Ni(OH)2 | 2,0·10-15 |
| Pb(OH)2 | 5·10-16 |
| Al(OH)3 | 1·10-32 |
Константы нестойкости комплексных ионов в водных растворах (t=250 С)
| Катион | Лиганд | Кн |
| Fe3+ | ОН- | К1-3=2,1·10-31 |
| Zn2+ | ОН- | К1-4=2,0·10-18 |
| Cu2+ | ОН- | К1-4 =2,8·10-15 |
| Co2+ | ОН- | К1-3 =3,16·10-11 |
| Ni2+ | ОН- | К1-3 =4,7·10-12 |
| Pb2+ | ОН- | К1-3 =1,1·10-14 |
| Al3+ | ОН- | К1-4 =1·10-33 |
| Fe3+ | NH3 | - |
| Zn2+ | NH3 | К1-4 =8,3·10-12 |
| Cu2+ | NH3 | К1-4 =1,1·10-12 |
| Co2+ | NH3 | К1-4=8,5·10-6 |
| Ni2+ | NH3 | К1-4=3,4·10-8 |
| Pb2+ | NH3 | - |
| Al3+ | NH3 | - |
| Fe3+ | F- | К1-6=7,9·10-17 |
| Fe3+ | SCN- | К1-6=5,9·10-4 |
| Fe3+ | C4H4O62- [(СНОН)2(СОО)2]2- | К1-2=1,4·10-12 |
| Co2+ | глицинат - ион | К1-2=5,62·10-10 |
| Ni2+ | глицинат – ион | К1-2=2,69·10-11 |
| Mg2+ | глицинат - ион | К1-4=3,54·10-7 |
| Fe2+ | глицинат - ион | К1-2=1,58·10-8 |