ПЕРША ДОПОМОГА ПРИ НЕЩАСНИХ ВИПАДКАХ

Нещасні випадки (опіки, поранення, отруєння) у лабораторії виникають внаслідок недостатнього ознайомлення працюючих з відповідними інструкціями з охорони праці і техніки безпеки або в результаті необережної роботи.

Якщо нещасний випадок трапився, потерпілому треба надати першу допомогу:

1. При попаданні на шкіру кислот це місце слід інтенсивно промити водою, а потім 1 %-вим розчином NaHCО₃. При попаданні концентрованої сульфатної кислоти перед промиванням пошкоджену шкіру необхідно витерти сухим ватним тампоном.

2. При попаданні на шкіру розчинів лугів пошкоджене місце промивають водою, а потім розведеною ацетатною кислотою або насиченим розчином боратної кислоти.

3. При попаданні на шкіру фенолу, брому і подібних їм речовин необхідно негайно пошкоджене місце промити відповідни­ми органічними розчинниками (спиртом, етером тощо).

4. При отруєнні хлором, бромом, нітрогену оксидами потерпілому необхідно дати вдихати пари розведеного розчину амо­ніаку і випити молоко.

5. При опіках тіла полум'ям необхідно негайно промити місце опіку 1 %-вим розчином КМnО₄ і покласти на пошкоджене місце компрес із спиртового розчину таніну.

6. При порізах рану необхідно обробити спиртовим розчином йоду і перев'язати.

7. Після надання першої допомоги потерпілому його терміново необхідно відправити до лікарні.

8. При виникненні пожежі в лабораторії необхідно терміново вимкнути всі електричні прилади і перекрити подачу газу. Місце пожежі необхідно засипати піском або накрити протипожежною ковдрою і загасити вогонь за допомогою вогнегасника.

9. Застосовувати воду для гасіння пожежі треба обережно, тому що вода в деяких випадках сприяє збільшенню пожежі.

ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Якісний аналіз неорганічних сполук дозволяє вста­новити склад як індивідуальних неорганічних сполук, так і їх су­мішей.

Більшість неорганічних сполук є електролітами і у водних роз­чинах знаходиться у вигляді іонів. У зв'язку з цим якісний аналіз неорганічних сполук поділяють на аналіз катіонів і аніонів.

АНАЛІЗ КАТІОНІВ

Існує декілька методів систематичного ходу аналізу катіонів: сірководневий, амоніачно-фосфатний, кислотно-основний тощо. У сірководневому методі застосовується високотоксичний гідроген сульфід.

Таблиця 5.

Методи аналітичної класифікації катіонів

Останнім часом найпоширенішим є аналіз катіонів за кислотно-основний методом, в основі якого лежить різна розчинність гідроксидів і деяких солей, утворених катіонами і сильними кислотами.

У посібнику описано якісний метод аналізу катіонів кислотно-основним методом на прикладі іонів, які найчастіше входять до складу лікарських препаратів або реагентів, що застосовуються у фармацевтичному аналізі.

Таблиця 6.

Класифікація катіонів за кислотно-основним методом

Група	Катіони	Груповий реагент	Розчинність сполуки
І	Na+, K+, NH , Li+	Не має	Хлориди, сульфати і гідроксиди розчиняються у воді.
ІІ	Ag+, Pb2+, Hg	HCl	Хлориди не розчиняються у воді.
ІІІ	Ba2+, Sr2+, Ca2+	H2SO4 + C2H5OH	Сульфати не розчиняються у воді.
IV	Al3+, Zn2+, Cr3+, As(III), As(V), Sn(II), Sn (IV)	Надлишок конц. NaOH, H2O2	Гідроксиди не розчиняються у воді, але розчиняються в надлишку розчину лугу.
V	Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Bi3+, Sb(III), Sb(V)	Надлишок конц. NH3·H2O	Гідроксиди не розчиняються ні у воді, ні в надлишку розчину лугу.
VI	Co2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Hg2+	Надлишок конц. NH3·H2O	Гідроксиди не розчиняються у воді, надлишку лугу, але розчиняються в надлишку амоніаку.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ І АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ (К⁺, Na⁺, NH₄⁺)

Мета: Вивчити реакції катіонів І аналітичної групи та умови їх виконання.

Загальна характеристика

До першої аналітичної групи катіонів відносяться катіони лужних металів: катіони Калію К⁺, Натрію Na⁺, а також комплексний йон амонію NH₄⁺. Іон амонію за хімічними властивостями близький до іонів Калію: їх іонні радіуси дуже близькі. Всі ці катіони утворюють сполуки з іонним типом хімічного зв’язку і більшість з них добре розчиняється у воді. Тому вони не мають загального групового реагенту і тим самим відрізняються від катіонів інших аналітичних груп.

Гідратовані іони Калію, Натрію, амонію безбарвні. Сполуки K⁺ і Na⁺ легко утворюють пересичені розчини. Тому для прискорення кристалізації їхніх осадів необхідно терти скляною паличкою внутрішню стінку пробірки, в якій відбувається реакція.

Реакції Калій-катіона

1. Дія натрій гексанітрокобальтату(ІІІ) Na₃[Co(NО₂)₆ ] (фармакопейна реакція)

Іони Калію з розчином натрій гексанітрокобальтату(ІІІ) утворюють жовтий кристалічний осад калій-натрій гексанітрокобальтату(ІІІ).

2KCl + Na₃[Co(NО₂)₆] → K₂Na[Co(NО₂)₆]↓ + 2NaCl

2K⁺ + Na⁺ +[Co(NО₂)₆]^3- F K₂Na[Co(NО₂)₆]↓

Цей осад розчиняється в мінеральних кислотах з утворенням нестійкої кислоти Н₃[Co(NO₂)₆] при рН<4, яка розкладається на HNO₂ і Co(NO₂)₃.

K₂Na[Co(NО₂)₆]↓ + 3HCl → 2KCl + NaCl + 3HNO₂ + Co(NO₂)₃

K₂Na[Co(NО₂)₆]↓ + 3H⁺ F 2K⁺ + Na⁺ + 3HNO₂ + Co³⁺ + 3NO₂^-

Луги розкладають осад з утворенням бурого осаду Co(OH)₃.

K₂Na[Co(NО₂)₆]↓ + 3NaOH → Co(OH)₃ ↓ + 4NaNO₂ + 2KNO₂

K₂Na[Co(NО₂)₆]↓ + 3OH^- F Co(OH)₃ ↓ + 2К⁺ + Na⁺ + 6NO₂^-

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Калію додати 1-2 краплі розчину Na₃[Co(NО₂)₆]. Спостерігати появу жовтого кристалічного осаду. Осад поділити на дві пробірки. В одну пробірку додати 1-2 краплі розчину мінеральної кислоти, в другу 1-2 краплі розчину NaOH. Дослідити розчинність осаду K₂Na[Co(NО₂)₆] у кислотах та лугах.

2. Дія натрій гідрогентартрату NaHC₄H₄O₆ (фармакопейна реакція)

Іони Калію з розчином натрій гідрогентартрату утворюють кристалічний білий осад калій гідрогентартрату. Реакція прискорюється при охолодженні та потиранні по стінках пробірки скляною паличкою.

KCl + NaHC₄H₄O₆ → KHC₄H₄O₆↓ + NaCl

K⁺ + HC₄H₄O F KHC₄H₄O₆↓

Осад розчиняється в мінеральних кислотах та лугах.

KHC₄H₄O₆↓ + HCl → KCl + H₂C₄Н₄O₆

KHC₄H₄O₆↓ + H⁺ F K⁺ + H₂C₄Н₄O₆

KHC₄H₄O₆↓ + KOH → K₂C₄H₄O₆ + H₂O

KHC₄H₄O₆↓ + OH^- F C₄H₄O + H₂O

Виконання досліду: до 5-6 крапель розчину солі Калію додати 2-3 краплі розчину натрій гідрогентартрату NaHC₄H₄O₆. Розчин у пробірці охолодити під струменем води, потерти скляною паличкою по її стінках. Спостерігати появу білого кристалічного осаду. Осад поділити на дві пробірки. В одну пробірку додати 1-2 краплі розчину мінеральної кислоти, в другу 1-2 краплі розчину NaOH. Дослідити розчинність осаду KHC₄H₄O₆.

3. Дія натрій тетрафенілборатуNa[B(C₆H₅)₄] (фармакопейна реакція)

Іони Калію утворюють з розчином натрій тетрафенілборату кристалічний осад білого кольору.

KCl + Na[B(C₆H₅)₄] → K[B(C₆H₅)₄]↓ + NaCl

K⁺ + [B(C₆H₅)₄]^- F K[B(C₆H₅)₄]↓

Виконання досліду: до 3-4 крапель розчину солі Калію додати 3-4 краплі розчину натрій тетрафенілборату Na[B(C₆H₅)₄] і 1 краплю розчину NaOH, щоб уникнути присутності іонів амонію. Спостерігати появу білого кристалічного осаду.

4. Реакція забарвлення полум'я (реакція фармакопейна)

Солі Калію забарвлюють безбарвне полум’я пальника у фіолетовий колір, або при розгляданні крізь синє скло – у пурпурово-червоний.

Виконання досліду: очищеною і розжареною ніхромовою дротинкою з петлею захопити сіль Калію і внести у безбарвну частину полум’я пальника. Спостерігати зміну забарвлення полум’я у фіолетовий колір.

Реакції Натрій-катіона

1. Дія розчину метоксифенілацетатної кислотиC₆H₅CH(OCH₃)COOH (фармакопейна реакція)

Іони Натрію при діі розчину метоксифенілацетатної кислоти утворюють об’ємний білий кристалічний осад.

NaCl + 2C₆H₅CH(OCH₃)COOH → C₆H₅CH(OCH₃)COOH·C₆H₅CH(OCH₃)COONa↓ + HCl

Na⁺ + 2C₆H₅CH(OCH₃)COOH F C₆H₅CH(OCH₃)COOH·C₆H₅CH(OCH₃)COONa ↓ + H⁺

В результаті реакції утворюється молекулярна сполука кислоти та її натрієвої солі.

Виконання досліду: до 3-4 крапель розчину солі Натрію додати 5-6 крапель розчину метоксифенілоцтової кислоти. Розчин охолодити під струменем води. Спостерігати появу об'ємного білого кристалічного осаду.

2.Дія калій гексагідроксостибату(V) K[Sb(OH)₆] (фармакопейна реакція)

Концентровані розчини солей Натрію при взаємодії з калій гексагідроксостибатом(V) в нейтральному або слабколужному середовищі утворюють білий кристалічний осад.

NaCl + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + KCl

Na⁺ + [Sb(OH)₆]^- F Na[Sb(OH)₆]↓

Утворенню осаду сприяє охолодження розчину і потирання скляною паличкою по внутрішніх стінках пробірки.

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Натрію додати 2-3 краплі розчину калій гексагідроксостибату K[Sb(OH)₆]. Розчин у пробірці охолодити під струменем води, потерти скляною паличкою по її стінках. Спостерігати появу білого кристалічного осаду.

3. Дія цинктриураніл октаацетату Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈.

Іони Натрію з цинктриураніл октаацеацетатом у нейтральних або ацетатнокислих розчинах утворюють жовтий кристалічний осад натрійцинктриураніл нонаацетат-вода(1:9).

NaCl + Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ + CH₃COOH + 9H₂O → NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9H₂O↓ + HCl

Na⁺ + Zn²⁺ +3UO + 8CH₃COO^- + CH₃COOH + 9H₂O F NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9H₂O↓ + H⁺

Під мікроскопом кристали NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9H₂O мають вигляд правильних октаедрів або тетраедрів.

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Натрію додати 2-3 краплі розчину цинктриураніл октаацетату Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ та 2-3 краплі ацетатної кислоти. Спостерігати появу жовтого кристалічного осаду. Осад роздивитися під мікроскопом.

4. Реакція забарвлення полум’я (реакція фармакопейна)

Солі Натрію забарвлюють безбарвне полум’я пальника в жовтий колір.

Виконання досліду: очищену і розжарену ніхромову дротинку змочити хлоридною кислотою, захопити сіль Натрію і внести у безбарвну частину полум’я пальника. Спостерігати зміну забарвлення полум’я в жовтий колір.

Реакції амоній-катіона

1. Дія лугів (фармакопейна реакція)

Солі амонію реагують з розчинами NaOH і KOH при нагріванні з виділенням амоніаку.

NH₄Cl + NaOH NH₃·H₂O + NaCl

NH + OH^- NH₃·H₂O

NH₃·H₂O NH₃↑ + H₂O

Амоніак можна визначити за запахом або за забарвленням вологого червоного лакмусового папірця в синій колір. Реакція чутлива і специфічна, тому визначенню іонів амонію не заважають інші катіони.

Виконання досліду: до 3-4 крапель розчину солі амонію додати 2-3 краплі розчину лугу. Розчин у пробірці нагріти. До отвору пробірки піднести вологий червоний лакмусовий папірець. Спостерігати зміну кольору папірця.

2. Дія реактиву Несслера (дикалій тетрайодомеркурат(ІІ) у суміші з калій гідроксидом) K₂[HgI₄] + KOH.

Іони амонію з реактивом Несслера утворюють червоно-бурий або жовто-бурий (при невеликих концентраціях іону амонію) аморфний осад амідного комплексу меркурію(ІІ).

NH₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH → [OHg₂NH₂]I↓ + 7KI + KCl + 3H₂O

NH +4K⁺ +2[HgI₄]^2- +4K⁺ +4OH^- F [OHg₂NH₂]I↓ +7K⁺ +7I^- +K⁺ +Cl^- +3H₂O

NH + 2[HgI₄]^2- + 4OH^- F [OHg₂NH₂]I↓ + 7I^- + 3H₂O

При малих концентраціях іонів амонію осад не утворюється, але розчин забарвлюється в жовтий колір. Реакцію необхідно проводити в нейтральному або лужному середовищі, в кислому середовищі реагент руйнується з утворенням червоного осаду HgІ₂. Ця реакція надзвичайно чутлива.

Виконання досліду: до 3-4 крапель розчину солі амонію додати 1-2 краплі реактиву Несслера. Спостерігати появу жовто- бурого осаду.

3. Дія магній оксиду MgO (фармакопейна реакція)

До дослідного розчину додають магній оксид, який реагує з водою з утворюванням магній гідроксиду:

MgO + H₂O → Mg(OH)₂ → Mg²⁺ + 2OH^-

Mg(OH)₂ виділяє амоніак із солей так само, як луги, але не розкладає леткі основи. Крізь розчин продувають повітря, і газ NH₃, що виділяється, поглинають розчином хлоридної кислоти. При цьому утворюються іони амонію:

NH₃↑ + HCl → NH₄Cl

NH₃↑ + H⁺ F NH₄⁺

Для доведення присутності іонів амонію, до розчину, що поглинає амоніак, додають розчин Na₃[Co(NО₂)₆]. Утворюється жовтий осад (NH₄)₂Na[Co(NО₂)₆].

2NH₄⁺ + Na⁺ +[Co(NО₂)₆]^3- F (NH₄)₂Na[Co(NО₂)₆]↓

Виконання досліду: до 2-3 см³ досліджуваного розчину додати 0,2 г магній оксиду MgO. Крізь розчин попустити струмінь повітря. Газ, що виділився, спрямувати в пробірку з сумішшю 1 см³ 0,1 М розчину хлоридної кислоти HCl та 1-2 крапель розчину індикатору метилового червоного. Спостерігати зміну забарвлення розчину. Додати у розчин 2-3 краплі свіжоприготованого розчину Na₃[Co(NО₂)₆]. Спостерігати появу жовтого осаду.

Контрольні питання

1. Укажіть катіони І аналітичної групи.

2. Вкажіть, чому катіони І аналітичної групи не мають групового реагенту.

3. Вкажіть умови виявлення іонів Калію з натрій гідрогентартратом.

4. Вкажіть умови виявлення іонів Калію з реактивом натрій гексанітрокобальтатом(ІІІ).

5. Вкажіть умови виявлення іонів Натрію з розчином калій гексагідростибату(V).

6. Поясніть, чому реакцію катіонів амонію з реактивом Несслера потрібно проводити тільки в лужному середовищі.

7. Поясніть, чому виявлення іонів амонію дією лугу є специфічною реакцією.

Біологічна роль та практичне використання катіонів І аналітичної групи

та їх сполук в медицині та фармації

Натрійє основним позаклітинним іоном. Він знаходиться в плазмі крові, лімфі, травних соках. Загальна масова частка Натрію в організмі людини складає 0,25%. Добова потреба організму людини в натрії дорівнює 4-7 г. Натрій грає в організмі людини важливу біологічну роль. Іон Натрію бере участь в забезпеченні осмотичного тиску в клітинах (осмотичний тиск на 60% зумовлений солями натрію), підтримує кислотно-основну рівновагу (рН) в організмі. При змінюванні кількості іонів Натрію в організмі відбуваються порушення функцій нервової, серцево-судинної системи, гладких та скелетних м'язів. Натрій впливає на роботу ферментів і бере участь в регуляції водного обміну.

Багато сполук Натрію знаходять використання в медицині та фармації. Натрій хлорид NaCl у вигляді ізотонічного (0,9%) розчину призначається внутрішньовенно, підшкірно, ректально при отруєннях, токсичній диспепсії, холері, сильному блюванні, великих кровозбитках, тощо; зовнішньо – для промивання ран слизової оболонки очей, носа. Розчин цієї солі призначається внутрішньовенно при легеневих, шлункових та інших внутрішніх кровотечах, його застосовують для промивання шлунка, при отруєнні аргентум(І) нітратом. Зовнішньо його застосовують у вигляді компресів та примочок для лікування гнійних ран. Натрій бромід NaBr та калій бромід KBr використовують як засіб, який впливає на нервову систему, регулює її діяльність.

Натрій сульфат Na₂SO₄ (глауберова сіль) призначається як проносне, при отруєннях лікувальними засобами (розчинними солями Барію та Плюмбуму, з якими Na₂SO₄ дає нерозчинні сполуки BaSО₄, PbSО₄), харчовими продуктами.

Натрій гідрогенкарбонат NaHCO₃ нейтралізує кислотність шлункового вмісту, підвищує лужні резерви крові та знімає явища ацидозу. Усередину призначається при гіперацидному гастриті, виразці шлунка та дванадцятипалої кишки. Зовнішньо – для промивання та полоскання слизової оболонки очей, ротової порожнини, для інгаляцій, нейтралізації кислот, які попали на слизові оболонки та шкіру.

Натрій гідроксид NaOH у вигляді 10% водного розчину входить до складу силаміну, який використовується в ортопедичній практиці. Радіоактивний нуклід натрію ²⁴Na знайшов широке використання у клінічній практиці. Наприклад, за допомогою міченого Натрію вивчається швидкість кровотоку, він використовується для лікування деяких форм лейкемії.

Натрій тетраборат Na₂B₄O₇·10Н₂О – використовують зовнішньо як протимікробний та протизапальний засіб.

Калійвходить до складу органів і тканин організму. Його топографія: печінка, нирки, серце, мозок, кров. Загальна масова частка калію в організмі складає 0,22%. Калій є основним внутрішньоклітинним іоном.

Внутрішньоклітинна концентрація іонів Калію значно вища, ніж іонів Натрію. Це пов'язано з тим, що мембрани клітин більш проникливі для іонів Калію. В організмі постійно існує певне співвідношення іонів Калію і Натрію. Завдяки цьому співвідношенню підтримується нормальний ритм м'язової роботи (м'язи серця). Іони Калію разом з іонами Натрію створюють систему, яка забезпечує ізотонічність клітин і навколишнього середовища. Іони Калію беруть участь у синтезі білків, вуглеводів, входять до складу деяких ферментів та впливають на їх активність.

Солі Калію швидко всмоктуються при введенні усередину та швидко виводяться з організму нирками. Вони не можуть бути замінені в організмі людини ніякими іншими солями.

Амоній.В організмі Нітроген знаходиться в ступені окиснення -3, входячи до складу самих різноманітних сполук: амінокислот, амідокислот, вітамінів (первинні аміни), поліпептидів (вторинні аміни).

Амоній хлорид NH₄Cl використовується як сечогінний засіб при набряках, зумовлених серцево-судинною недостатністю, для посилення дії ртутних сечогінних препаратів. Амоній хлорид використовують як відхаркуючий засіб.

Широко використовується в медичній практиці нашатирний спирт медичний (9,5-10,5% амоніаку). При прийманні усередину або при вдиханні парів нашатирний спирт подразнює рецептори верхніх дихальних шляхів. Використовується при непритомності, зовнішньо – в хірургії для миття рук як мийний та дезинфікуючий засіб.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ II АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ (Ag⁺, Hg , Pb²⁺)

І.Дія 2М розчину хлоридної кислоти HCl: утворюється білий аморфний осад аргентум(І) хлориду:

AgNO₃ + HCl →AgCl↓ + HNO₃

Ag⁺ + Cl^- F AgCl↓

ІІ. Дія розчину амоніаку NH₃·H₂O: утворений осад аргентум(І) хлориду розчиняється з утворенням комплексної сполуки диамінаргентум(І) хлорид:

AgCl↓ + 2NH₃·H₂O → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

AgCl↓ + 2NH₃·H₂O F [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H₂O

ІІІ. Дія розчину нітратної кислоти HNO₃: комплекс [Ag(NH₃)₂]Cl руйнується з утворенням білого осаду аргентум(І) хлориду:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl↓ + 2NH₄NO₃

[Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H⁺ F AgCl↓ + 2NH

Виконання досліду: у пробірку до 1-2 крапель розчину AgNO₃ додати 1-2 краплі 2 М розчину хлоридної кислоти HCl. Спостерігати появу осаду білого кольору. Потім додати 2-3 краплі концентрованого розчину амоніаку NH₃·H₂O. Спостерігати розчинення осаду. В отриманий розчин додати 4-5 крапель нітратної кислоти HNO₃. Спостерігати появу білого осаду AgCl.

Реакції Плюмбум(ІІ)-катіона

1. Дія розчину калій йодидуKI

Плюмбум(ІІ)-катіони при дії розчину калій йодиду KI утворюють осад золотисто-жовтого кольору PbI₂.

Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + 2I^- F PbI₂↓

Осад PbI₂ розчиняється в надлишку реагенту з утворенням комплексної сполуки калій тетрайодоплюмбату(ІІ), а також розчиняється в гарячій воді та в ацетатній кислоті.

PbI₂↓ + 2KI → K₂[PbI₄]

PbI₂↓ + 2I^- F [PbI₄]^2-

Виконання досліду: до 1-2 крапель розчину солі Плюмбум(ІІ)-катіонів додати 2-3 краплі розчину калій йодиду KI. Спостерігати появу осаду жовтого кольору. Потім додати ще 3-5 крапель реагенту. Спостерігати розчинення осаду.

Реакції димеркурій(І)-катіона

1. Дія розчину калій йодиду КІ

Димеркурій(І)-катіони при дії розчину калій йодиду KI утворюють осад зеленого кольору Hg₂I₂:

Hg₂(NO₃)₂ + 2KI → Hg₂I₂↓ + 2KNO₃

Hg + 2I^- F Hg₂I₂↓

При дії надлишку реагенту осад Hg₂I₂ розчиняється з утворенням дикалій тетрайодомеркурату(ІІ) та осаду металічної ртуті.

Hg₂I₂↓ + 2KI → K₂[HgI₄] + Hg↓

Hg₂I₂↓ + 2I^- F [HgI₄]^2- + Hg↓

Виконання досліду: до 1-2 крапель розчину солі димеркурій(І)-катіонів додати 2-3 краплі розчину калій йодиду KI. Спостерігати появу осаду зеленого кольору. Потім додати ще 3-5 крапель реагенту. Спостерігати розчинення зеленого осаду та утворювання чорного осаду металічної ртуті.

Контрольні питання

1. Назвіть груповий реагент ІІ аналітичної групи. Які осади утворює цей реагент з катіонами Hg , Pb²⁺, Ag⁺? Напишіть рівняння цих реакцій.

2. Як можливо відокремити плюмбум(ІІ) хлорид від інших хлоридів катіонів ІІ групи в ході аналізу суміші?

3. Дією яких реагентів можна підтвердити амфотерні властивості плюмбум(ІІ) гідроксиду? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

4. З якими реагентами катіони ІІ аналітичної групи утворюють кольорові осади?

5. Напишіть трьохстадійну реакцію виявлення катіона Ag⁺.

Біологічна роль та практичне використання катіонів II аналітичної групи

та їх сполук у медицині та фармації

Аргентум. Загальна масова частка іонів Аргентуму в організмі людини складає 1·10^-6 %. Накопичуються вони в печінці, нирках, кістковій тканині, залозах внутрішньої секреції. Фізіологічна та біологічна роль іонів Аргентуму мало вивчена. В залежності від концентрації іони Аргентуму справляють в'яжучий, припікаючий, протизапальний та бактерицидний вплив.

Із сполук Аргентуму в медицині використовується аргентум(І) нітрат AgNO₃ (ляпіс) - це фармакопейний препарат (антисептичний, припікаючий засіб), його використовують для дезінфекції слизових оболонок очей, в урології, дерматології, а також як реактив при аналізі багатьох лікувальних препаратів. Стабілізовані спеціальними добавками колоїдні розчини Аргентуму (альбумінати Аргентуму) – протаргол (комплексна сполука білка з іонами Аргентуму), коларгол (колоїдне срібло), та інші використовуються при промиванні сечовивідних шляхів; при обробці слизових оболонок верхніх дихальних шляхів, в очній практиці, хірургії та дерматології як в'яжучі, антисептичні засоби.

При концентрації вище 2·10^-11 моль/дм³ іони Аргентуму дають бактерицидний ефект. На цьому засновано використання у медицині посріблених перев'язних матеріалів. Бактерицидний папір «срібні» марля і вата – це папір, марля та вата, змочені розчинами аргентум нітрату та хлориду. Такі матеріали, змочені водою, накладають на вражені ділянки при опіках II ступеня, саднах, невеликих ранах і т.д. Перев'язний матеріал, покритий найдрібнішими частинками металевого срібла, використовується для лікування різних шкірних захворювань. Бактерицидні властивості срібла використовуються також для знезаражування та консервування питної води на кораблях, в польових умовах, а також у плавальних басейнах і т.д.

Аргентум(І) хлорид AgCl є складовою частиною фосфатних бактерицидних цементів (пломбуючий матеріал). Срібло застосовується в рентгені та спектрографії, а також при виготовленні електронної та діагностичної апаратури.

Плюмбум. Загальна масова доля іонів Плюмбуму в організмі людини складає 1·10^-6 %. Біологічна роль вивчена мало.

Свинець та його сполуки дуже токсичні та викликають хронічні отруєння. У медицині знаходять застосування такі сполуки, як плюмбум(ІІ) оксид PbO, плюмбум(ІІ) ацетат Pb(CH₃COO)₂ (фармакопейні препарати), свинцева вода (2% розчин основного плюмбум(ІІ) ацетату [(СН₃СОО)(ОН)Рb]), пластир свинцевий (PbO). Їх застосовують в дерматології для примочок та спринцювань як в'яжучий, протизапальний та протимікробний засіб.

Меркурій (І). Із сполук Меркурію (І) в медицині та фармакології використовується димеркурій(І) дихлорид Hg₂Cl₂ (каломель). Ця сполука застосовується як сечогінний, проносний засіб та при захворюваннях очей.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ III АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ (Ba²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺)

Мета роботи:Вивчити реакції катіонів ІІІ аналітичної групи та умови їх виконання.

Загальна характеристика

До ІІІ аналітичної групи відносяться катіони лужноземельних металів Барію Ba²⁺, Кальцію Ca²⁺, Стронцію Sr²⁺, які належать до головної підгрупи другої групи періодичної системи Д.І.Менделєєва. Досить висока поляризуюча дія катіонів III аналітичної групи призводить до того, що більшість солей цих катіонів – сульфати, карбонати, хромати, оксалати, фосфати практично нерозчинні у воді.

Груповим реагентом на ІІІ аналітичну групу є розчин 1М H₂SO₄ у присутності етилового спирту, який впливає на повноту осадження катіонів цієї групи у вигляді сульфатів.

Для катіонів ІІІ аналітичної групи не характерні окисно-відновні реакції, тому що вони мають постійний ступень окиснення.

Більшість сполук, що містять катіони цієї аналітичної групи, білого кольору, а їх розчини безбарвні.

Загальноаналітичні реакції катіонів III групи

1. Дія 1М розчину сульфатної кислоти H₂SO₄(дія групового реагенту)

Катіони ІІІ аналітичної групи при дії розчину сульфатної кислоти утворюють білі кристалічні осади сульфатів.

BaCl₂ + H₂SO₄ BaSO₄↓ + 2HCl = 1,1·10^-10

Ba²⁺ + SO F BaSO₄↓

CaCl₂ + H₂SO₄ CaSO₄↓ + 2HCl = 2,5·10^-5

Са²⁺ + SO F CaSO₄↓

Sr(NO₃)₂ + H₂SO₄ SrSO₄↓ + 2HNO₃ = 3,2·10^-7

Sr²⁺ + SO F SrSO₄↓

Розчинність осаду CaSO₄ досить велика, тому повного осадження іонів Са²⁺ не відбувається. Для зниження розчинності CaSO₄ в розчин треба додати етиловий спирт. Це призводить до зниження розчинності осадів усіх катіонів III аналітичної групи. Сульфати Ва²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ не розчиняються у кислотах і лугах. CaSO₄ розчиняється у концентрованих розчинах (NH₄)₂SO₄ внаслідок реакції комплексоутворення.

CaSO₄¯ + (NH₄)₂SO₄ → (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]

CaSO₄↓ + SO F [Ca(SO₄)₂]

Цю реакцію іноді використовують для виділення іонів Кальцію від інших катіонів ІІІ аналітичної групи.

Виконання досліду:в окремі пробірки до 2-3 крапель розчинів катіонів ІІІ аналітичної групи додати по 1-2 краплі 1М розчину сульфатної кислоти H₂SO₄ і 1-2 краплі етанолу. Спостерігати появу осадів та визначити їх колір.

2. Дія карбонатів

Катіони ІІІ аналітичної групи утворюють з розчинами Na₂CO₃ і К₂CO₃ білі кристалічні осади.

BaCl₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃↓ + 2NaCl = 4,0·10^-10

Ba²⁺ + CO F BaCO₃↓

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2HCl = 3,7·10^-9

Сa²⁺ + CO F CaCO₃↓

Sr(NO₃)₂ + Na₂CO₃ → SrCO₃↓ + 2NaNO₃ = 1,0·10^-10

Sr²⁺ + CO F SrCO₃↓

Виконання досліду: в окремі пробірки до 2-3 крапель розчинів катіонів ІІІ аналітичної групи додати по 1-2 крапли розчину натрій карбонату Na₂CO₃ або калій карбонату К₂CO₃. Спостерігати появу кристалічних осадів і зазначити їх колір.

Осади карбонатів розчиняються в хлоридній, нітратній та ацетатній кислотах.

BaCO₃↓ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑

BaCO₃↓ + 2H⁺ F Ba²⁺ + H₂O + CO₂↑

BaCO₃↓ + 2CH₃COOH → Ba(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂↑

BaCO₃↓ + 2CH₃COOH F Ba²⁺ + 2CH₃COO^- + H₂O + CO₂↑

Виконання досліду: до утворених осадів додати декілька крапель нітратної або ацетатної кислоти. Спостерігати розчинення осадів.

3. Дія хроматів

Катіони Ва²⁺ і Sr²⁺ утворюють з розчинами K₂CrO₄ і Na₂CrO₄ жовті осади. Кальцій хромат СaCrO₄ добре розчиняється у воді.

BaCl₂ + 2K₂CrO₄ → BaCrO₄↓ + 2KCl = 1,2·10^-10

Ba²⁺ + CrO F BaCrO₄↓

Sr(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → SrCrO₄↓ + 2KNO₃ = 3,6·10^-5

Sr²⁺ + CrO F SrCrO₄↓

Виконання досліду: : в окремі пробірки до 2-3 крапель розчинів катіонів ІІІ аналітичної групи додати по 1-2 краплі розчину калій хромату K₂CrO₄. Спостерігати появу осадів BaCrO₄ i SrCrO₄ та зазначити їх колір.

Реакції Барій-катіона

1. Дія дихромат-іону

При взаємодії солей Барію з калій дихроматом К₂Сr₂О₇ (в присутності ацетат – іонів, які зміщують хімічну рівновагу в бік перебігу прямої реакції) утворюється осад барій хромату ВаСrO₄ жовтого кольору:

2ВаСl₂ + К₂Сr₂О₇ + Н₂О → 2ВаСrO₄ ↓+ 2КСl + 2НСl

2Ва²⁺ + Сr₂О +Н₂О F 2BaCrO₄↓ + 2H⁺

2H⁺ + 2CH₃COО^– F 2CH₃CОOH

Іони Sr²⁺ і Са²⁺ з дихромат-іонами осадів не утворюють.

Виконання досліду: В пробірку до 2-3 крапель розчину солі Барію додати 2-3 краплі розчину калій дихромату К₂Сr₂О₇ та 2 краплі натрій ацетату CH₃COОNa. Спостерігати появу осаду жовтого кольору.

2. Реакція забарвлення полум’я (фармакопейна реакція)

Солі барію забарвлюють полум'я пальника в жовто-зелений колір.

Виконання досліду: очищеною і розжареною ніхромовою дротинкою захопити сіль барію і внести у безбарвну частину полум’я пальника. Спостерігати зміну забарвлення полум′я у жовто-зелений колір.

Реакції Кальцій-катіона

1. Дія розчину сульфатної кислоти H₂SO₄

Кальцій-катіониз сульфатною кислотою H₂SO₄ утворюють характерні кристали гіпсу CaSO₄ ·2Н₂О. Під мікроскопом ці кристали різко відрізняються від дрібних кристалів BaSO₄ і SrSO₄. Ця реакція мікрокристалоскопічна, вона дозволяє виявити іони Са²⁺ в присутності іонів Ва²⁺ і Sr²⁺.

CaCl₂ + H₂SO₄ → CaSO₄↓+ 2HCl

Са²⁺ + SO F CaSO₄↓

Виконання досліду: на предметне скло нанести 1 краплю розчину солі Кальцію і 1 краплю концентрованої сульфатної кислоти H₂SO₄, упарити на водяній бані. Роздивитися кристали під мікроскопом.

2. Дія розчину амоній оксалату (NH₄)₂C₂O₄ (фармакопейна реакція)

Іони Са²⁺ утворюють з оксалат-іонами C₂O₄^2- білий кристалічний осад.

СаС1₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → CaC₂O₄↓+ 2NH₄Cl

Ca²⁺ + C₂O₄^2- F СаС₂О₄↓

Осад CaC₂O₄ розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в гарячій ацетатній кислоті (на відміну від барій оксалату ВaC₂O₄ та стронцій оксалату SrC₂O₄). ДФУ використовує цю реакцію для визначення гранічного вмісту домішок Са²⁺-іонів у препаратах.

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Кальцію додати 2-3 краплі розчину амоній оксалату (NH₄)₂C₂O₄. Спостерігати появу осаду білого кольору.

3. Дія розчину гліоксальгідроксіанілу (фармакопейна реакція)

Розчин гліоксальгідроксіанілу в присутності натрій гідроксиду, натрій карбонату і хлороформу забарвлює хлороформний шар у червоний колір:

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Кальцію додати 3-4 краплі натрій гідроксиду, 2-3 краплі розчину гліоксальгідроксіанілу та 2-3 краплі хлороформу. Збовтати. Спостерігати зміну забарвлення хлороформного шару у червоний колір.

4. Дія розчину калій гексаціаноферату(ІІ) K₄[Fe(CN)₆] (фармакопейна реакція)

Іони Са²⁺ з розчином K₄[Fe(CN)₆] у присутності амоній хлориду NH₄Cl утворюють білий кристалічний осад амонійкальцій гексаціаноферату(ІІ) (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆].

CaCl₂ + 2NH₄Cl + K₄[Fe(CN)₆] → (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]↓ + 4KCl

Ca²⁺ + 2NH₄⁺ + [Fe(CN)₆]^4- F (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]↓

Осад (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆] розчиняється в сильних кислотах але не розчиняється у розчині ацетатної кислоти.

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Кальцію додати 2-3 краплі розчину ацетатної кислоти, 2-3 краплі розчину калій гексаціаноферату(ІІ) K₄[Fe(CN)₆] та декілька кристалів амоній хлориду NH₄Cl. Спостерігати появу кристалічного осаду білого кольору.

5. Реакція забарвлення полум’я (фармакопейна реакція)

Солі Кальцію забарвлюють безбарвне полум'я пальника в оранжево-червоний колір.

Виконання досліду: очищеною і розжареною ніхромовою дротинкою захопити сіль Кальцію і внести у безбарвну частину полум’я пальника. Спостерігати зміну забарвлення полум’я в оранжево-червоний колір.

Реакції Стронцій-катіона

1. Реакція з гіпсовою водою

В насиченому розчині гіпсу CaSO₄ ·2H₂O концентрація іонів SO₄^2– достатня для випадіння осаду SrSO₄.

Sr²⁺ + SO₄^2– F SrSO₄↓

Але внаслідок утворення пересиченного розчину, осад з’являється не одразу. Появу осаду прискорюють нагріванням розчину. Дану реакцію використовують для відкриття Sr²⁺ - іонів, але тільки після відокремлення Ba²⁺ - іонів, оскільки

(BaSO₄) = 1,1·10^-10 < (SrSO₄) = 3,2·10^-7

Виконання досліду: до 2-3 крапель розчину солі Стронцію додати 3-4 краплі гіпсової води (насиченого розчину кальцій сульфату) Розчин підігріти. Спостерігати появу білої каламуті.

2. Реакція забарвлення полум'я

Солі Стронцію забарвлюють безбарвне полум'я пальника у криваво-червоний колір.

Виконання досліду: очищеною і розжареною ніхромовою дротинкою захопити сіль Стронцію і внести у безбарвну частину полум’я пальника. Спостерігати зміну забарвлення полум’я в червоний колір.

Контрольні запитання

1. Назвіть груповий реагент III аналітичної групи. Вкажіть умови осадження катіонів цієї групи.

2. Покажіть, в якій послідовності будуть осаджуватися сульфати катіонів III аналітичної групи при дії групового реагенту. Відповідь обґрунтуйте.

3. Покажіть, як збільшити повноту осадження CaSO₄ при дії групового реагенту.

4. Запишіть реакції, за допомогою яких виявляють у розчині іони Ва²⁺; Sr²⁺;Са²⁺.

5. Укажіть, в які кольори забарвлюють полум'я катіони ІІІ аналітичної групи.

Біологічна роль та практичне використання катіонів III аналітичної групи

та їх сполук у медицині та фармації

Кальційміститься в кожній клітині тіла людини, його загальна масова частка в організмі складає 1,4%. Добова потреба організму у Кальції 0,8-0,9 г. В організм Кальцій потрапляє, в основному, з харчовими продуктами (молоко, овочі, злаки). Концентрація іонів Кальцію в організмі регулюється гормонами паращитовидних залоз. Кальцій є головним компонентом кісткової тканини і зубів, куди він входить у вигляді солей СаСO₃ та Са₃(РО₄)₂. Кількість кальцію в кістках знаходиться в залежності від наявності солей фосфатної кислоти. Від кількості Кальцію в скелеті залежить його твердість, ріст і мінералізація кістки.

Іони Кальцію беруть участь у передачі нервових імпульсів, скороченні м'язів, регулюванні роботи серця, згортанні крові. Іони Кальцію впливають на кислотно-лужну рівновагу, функцію ендокринних залоз, мають протизапальну та десинсибілізуючу дію. Іони Кальцію знаходяться в біологічному антагонізмі з іонами Калію, Натрію і Магнію.

В сучасній фармації нараховується близько двадцяти лікарських препаратів, які містять катіон Кальцію. Аніони цих сполук складають залишки органічних і неорганічних кислот.

Найбільш широке використання має кальцій хлоридCaCl₂,який зменшує проникливість судин, має протиалергійну і протизапальну дію. Його застосовують при алергійних захворюваннях (кропив'янка), променевій хворобі, ревматизмі, кровотечах, переломах кісток, шкірних захворюваннях, а також при отруєннях солями Магнію, щавлевою кислотою, свинцем, ртуттю, фосгеном.

Кальцій карбонатосаджений (крейда осаджена) СаСО₃ має антацидну й адсорбуючу дію. Його призначають усередину при захворюваннях харчового каналу, зовнішньо застосовують у вигляді присипок і для виготовлення зубних порошків.

Кальцій сульфат(палений гіпс) CaSO₄ ·H₂O застосовується для гіпсових пов'язок, при переломах, в зуболікувальній практиці, щоб отримати зліпки порожнини рота.

Кальцій гідроксидCa(ОН)₂ входить до складу цементу «Кальцемін» і пасти «Кальцемін-паста», які використовуються в стоматологічній практиці.

Розчинні у воді сполуки Кальцію вживаються в медицині для електрофорезу.

Стронційконцентрується головним чином у кістках, частково замінює Кальцій. Його загальна масова частка складає 1·10^-3 %. Він грає важливу роль в утворенні та міцності зубної емалі, а також бере участь у процесах кісткоутворення. При введенні до організму радіоактивного Стронцію вдалось встановити, що він накопичується там, де йде інтенсивний остеогенез. При лейкозах вміст Стронцію в плазмі крові зменшується, а в еритроцитах збільшується. Визначення кількості Стронцію в плазмі та еритроцитах використовується для діагностики і прогнозування захворювань лейкозом.

Барійконцентрується у визначних відділах очей, наприклад, у сітківці ока його близько 1,5%, однак значення його залишається доки незрозумілим. Загальна масова частка Барію в організмі складає 1·10^-5%. При лейкозах вміст Барію в плазмі крові та еритроцитах збільшується. Через це кількісне визначення Барію може бути діагностичним тестом і прогнозом при лікуванні лейкозів.

У медицині знаходить застосування барій сульфат ВаSО₄.Оскільки він не розчиняється ні у воді, ні у розведеній соляній кислоті, яка міститься в шлунковому соку, а також сильно поглинає рентгенівські та гамма-проміні, його застосовують для рентгенівської діагностики захворювань харчового каналу.

При отруєнні солями Барію усередину дають розчинні солі сульфатної кислоти (Na₂SO₄, MgSО₄) для утворення важкорозчинного барій сульфату. Хімічно чистий барій сульфат вживається при лікуванні виразки шлунка та дванадцятипалої кишки.

Барій гідроксид Ва(ОН)₂ як каталізатор входить до складу цементу і паст які використовуються в стоматологічній практиці.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ IV АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

(А1³⁺, Sn²⁺, Sn(IV), As(ІІІ), Аs(V), Zn²⁺,Сr³⁺)

Мета: Вивчити реакції катіонів IV аналітичної групи та умови їх виконання

Загальна характеристика

До IV аналітичної групи відносяться катіони р-елементів: А1³⁺, Sn²⁺, Sn(IV), As(ІІІ), Аs(V) і d-елементів Zn²⁺ і Сr³⁺.

Груповим реагентом катіонів IV групи є 6М розчин КОНабо NaOH, в присутності 3 % розчину гідроген пероксиду Н₂О₂. Під час дії групового реагенту спочатку випадають осади гідроксидів, які розчиняються в надлишку реагенту. Присутність Н₂О₂ сприяє утворенню гідроксо- та оксоаніонів цих елементів у найвищих ступенях окиснення.

Гідроксиди катіонів IV аналітичної групи мають амфотерні властивості, тому при дії надлишку лугу вони розчиняються.

Загальноаналітичні реакції катіонів IV аналітичної групи

1.Дія 6М розчину лугу (дія групового реагенту)

Катіони IV аналітичної групи з розчинами натрій або калій гідроксидів утворюють осади відповідних гідроксидів:

SnCl₂ + 2NaOH → Sn(OH)₂¯ + 2NaCl

Sn²⁺ + 2OH^- F Sn(OH)₂↓

Na₂[SnCl₆] + 4NaOH → Sn(OH)₄↓ + 6NaCl

[SnCl₆]^2- + 4OH^- F Sn(OH)₄↓ + 6Сl^-

CrCl₃+ 3NaOH → Cr(OH)₃↓ + 3NaCl

Cr³⁺ + 3OH^- F Cr(OH)₃↓

ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl

Zn²⁺ + 2OH^- F Zn(OH)₂↓

АlСl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

A1³⁺ + 3ОН^- F Al(OH)₃↓

Виконання досліду:в окремі пробірки до 2-3 крапель розчинів катіонів IV аналітичної групи додати 1-2 краплі розчину лугу КОН або NaOH. Спостерігати появу та зазначити їх колір.

Гідроксиди IV аналітичної групи мають амфотерні властивості, тому розчиняються як у кислоті (а), так і в надлишку лугу (б).

а) у кислоті:

Sn(OH)₂↓ + 2НСl → SnCl₂ + 2Н₂О

Sn(OH)₂↓+ 2Н⁺ F Sn²⁺ + 2Н₂О

Sn(OH)₄↓ + 6НСl → Н₂[SnСl₆] + 4Н₂О

Sn(OH)₄↓+ 4H⁺ + 6Сl^- F [SnCl₆]^2- + 4Н₂О

Сr(ОН)₃↓ + 3НСl → СrСl₃ + 3Н₂О

Сr(ОН)₃↓ + 3H⁺ F Сr³⁺ + 3Н₂О

Zn(OH)₂↓ + 2НСl → ZnCl₂ + 2Н₂О

Zn(OH)₂↓ + 2H⁺ F Zn²⁺ + 2Н₂О

Аl(ОН)₃↓ + 3НСl → АlСl₃ + 3Н₂О

Аl(ОН)₃↓ + 3H⁺ F А1³⁺ + 3Н₂O

б) у надлишку лугу:

Sn(OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂[Sn(OH)₄]

Sn(OH)₂↓+ 2ОН^- F [Sn(OH)₄]^2-

Sn(OH)₄↓ + 2NaOH → Na₂[Sn(OH)₆]

Sn(OH)₄↓ + 2OH^- F [Sn(OH)₆]^2-

Cr(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃[Cr(OH)₆]

Cr(OH)₃↓ + 3ОН^- F [Cr(OH)₆]^3-

Zn(OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂↓ + 2OH^- F [Zn(OH)₄]^2-

Al(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃[Al(OH)₆]

Al(OH)₃↓ + 3ОН^- F [Al(OH)₆]^3-

Арсен як елемент побічної підгрупи V групи періодичної системи має чітко виражені неметал

• ⇐ Назад
• 1
• 2
• 3
• 4
• 56