Как вы убедились на предыдущих занятиях, многие соли являются лекарственными веществами. При растворении некоторые соли способны взаимодействовать с водой (подвергаться гидролизу), что необходимо учитывать при приготовлении и хранении различных лекарственных форм.
Общая цель. Уметь трактовать химико-аналитические свойства катионов V-ой аналитической группы, их реакции идентификации, а также равновесия в растворах гидролизующихся солей для качественного химического контроля лекарственных средств.
Конкретные цели. Уметь:
1. Интерпретировать химико-аналитические свойства катионов V-ой аналитической группы и действие группового реагента.
2. Проводить качественные реакции идентификации на катионы магния, сурьмы(III), сурьмы (V), висмута, железа (II), железа
(III), марганца в растворах.
4. Трактовать ход качественного анализа катионов V-ой аналитической группы при совместном присутствии.
5. Решать задачи на равновесия в растворах солей, подвергающихся гидролизу.
6. Интерпретировать свойства катионов V-ой аналитической группы в случаях их присутствия в лекарственных средствах.
Содержание обучения.
Перечень теоретических вопросов:
1. Химико-аналитические свойства катионов V-ой аналитической группы, их положение в Периодической системе.
2. Действие группового реагента (2М раствора аммиака).
3. Действие растворов натрия гидроксида или калия гидроксида.
4. Реакции идентификации катионов V-ой аналитической группы в растворах.
4.1. Реакции идентификации катионов магния.
4.1.1. Действие натрия гидрофосфата.
4.1.2. Микрокристаллоскопическая реакция.
4.2. Реакции идентификации катионов железа (II).
4.2.1. Действие раствора калия гексацианоферрата (III).
4.2.2. Действие сульфосалициловой кислоты в кислой среде.
4.3. Реакции идентификации катионов железа (III).
4.3.1. Действие раствора калия гексацианоферрата (II).
4.3.2. Действие тиоционат-ионов.
4.3.3. Действие сульфосалициловой кислоты в кислой среде.
4.4. Реакции идентификации катионов марганца.
4.4.1. Окисление Mn2+ до MnO4- с помощью раствора персульфата.
4.5. Реакции идентификации катионов висмута.
4.5.1. Действие свежеприготовленного раствора натрия гексагидроксостаннита (II).
4.5.2. Гидролиз солей висмута.
4.6. Реакции идентификации катионов сурьмы (III), (V).
4.6.1. Восстановление ионов сурьмы.
4.6.2. Гидролиз солей сурьмы (III), (V).
5. Систематический ход анализа катионов V-ой аналитической группы при совместном присутствии.
6. Гидролиз солей.
6.1. Константа гидролиза, степень гидролиза.
6.2. Гидролиз солей, образованных слабой кислотой и сильным основанием.
6.3. Гидролиз солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием.
6.4. Гидролиз солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием.
7. Свойства и использование катионов V-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 ред. В.В. Болотова. - Харьков, изд-во НФАУ «Золотые страницы», 2001 – C. 82 – 97,
2) Аналiтична хiмiя: Навчальний посiбник для студентiв фармацевтичних вузiв та факультетiв III – IV рiвня акредитацii. Пiд загальною ред. В.В. Болотова. – Харків, вид-тво НФАУ Оригiнал, 2004 – C. 83 – 99.
3) Лекции по аналитической химии.
4) Граф логической структуры (Приложение 1).
Дополнительные источники информации.
1) Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. Под редакцией П.К. Агасаняна. Москва – «Химия», 1973 – C. 235 – 272.
После изучения темы для самопроверки усвоения материала ответьте на следующие вопросы, заполнив таблицу с эталонами ответов.
ЦЕЛЕВЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАНИЯ.
ТЕСТЫ
| 1) В лаборатории исследовали раствор, содержащий следующие катионы: Mg2+, Sb3+, Sb5+, Bi3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+. К какой аналитической группе они относятся в соответствии с классификацией по кислотно-основному методу? A. IV. B. II. C. I. D. III. E. V. | 4) В химико-аналитической лаборатории вследствие гидролиза солей висмута, сурьмы (III) и сурьмы (V) образовались белые осадки основных солей SbOCl↓, SbO2Cl↓, BiONO3↓. В чем можно растворить образовавшиеся соли? A. щелочь. B. аммиак. C. спирт. D. ацетон. E. кислота. |
| 2) В химико-аналитической лаборатории необходимо провести анализ раствора, содержащего катионы V аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этих катионов? A. Групповой реагент отсутствует. B. Концентрированный раствор соляной кислоты. C. Концентрированный раствор аммиака. D. Концентрированный раствор гидроксида натрия. E. Концентрированный раствор серной кислоты. | 5) В химико-аналитической лаборатории идентифицировали катион магния с помощью реакции с натрия гидрофосфатом. Какой аналитический эффект наблюдается при этом? A. Окрашивание раствора в желтый цвет. B. Выпадение белого кристаллического осадка. C. Выпадение желтого кристаллического осадка. D. Окрашивание раствора в красный цвет. E. Окрашивание раствора в фиолетовый цвет. |
| 3) В систематическом ходе анализа раствора, содержащего катионы железа (III), магния, висмута, сурьмы (III) и сурьмы (V), на него подействовали раствором натрия гидроксида, вследствие чего выпали осадки соответствующих гидроксидов. Какой катион после этого можно отделить действием хлорида аммония? A. Mg2+. B. Sb (III). C. Fe3+. D. Bi3+. E. Sb (V). | 6) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор смеси катионов, при добавлении к которому тиоцианат-ионов он окрасился в красный цвет. О наличии какого катиона свидетельствует данный аналитический эффект? A. Fe2+. B. Mg2+. C. Fe3+. D. Bi3+. E. Mn2+. |
| 7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор смеси катионов Fe2+ и Fe3+ . Какой реагент можно использовать для определения катиона железа (ІІІ)? A. (NH4)2S2О8. B. Na4[Sn(OH)6]. C. Na2HPO4. D. К4[Fе(СN)6]. E. К3[Fе(СN)6]. | 9) Известно, что в воде растворили соль, образованную сильной кислотой и слабым основанием. Какое уравнение нужно применить для расчета рН полученного раствора? A. рН = ½ р KH2O + ½ р Kкислоты B. рН = ½ р KH2O + ½ р Kкислоты – ½ р Kоснования C. рН = р KH2O + р Kкислоты – р Kоснования D. рН = ½ р KH2O + ½ р Kоснования – ½ р Kкислоты E. рН = ½ р Kкислоты – ½ р Kоснования |
| 8) Катионы железа (II), (III) образуют с сульфосалициловой кислотой комплексы различного цвета в зависимости от рН раствора. Какого цвета комплекс образуется при рН = 1,8 – 2,5? A. Красного. B. Синего. C. Фиолетового. D. Белого. E. Оранжевого. | 10) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор хлорида аммония. Какое выражение характеризует константу гидролиза этой соли? A. Кг = [NH4OH] * [H+] / [NH4+] B. Кг = [NH4OH] * [H+] * [NH4+] C. Кг = [NH4OH] / [H+] * [NH4+] D. Кг = [NH4OH] * [H2O] * [H+] / [NH4+] E. Кг = [NH3] * [H2O] * [H+] / [NH4OH] |
Эталоны ответов к тестам.
| № ВОПРОСА | ОТВЕТ | № ВОПРОСА | ОТВЕТ |
| 1 | E | 6 | |
| 2 | 7 | D | |
| 3 | 8 | ||
| 4 | 9 | ||
| 5 | B | 10 | А |
РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ:
«Равновесия в растворах гидролизующихся солей»
Пример решения задачи:
| Условие задачи | Решение задачи |
| Вычислить константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,02 М раствора ацетата аммония. | CH3COONH4 – слабая соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, поэтому она гидролизуется по катиону и аниону: NH4+ + CH3COO- + H2O ↔ NH3*H2O + CH3COOH (1) Кг = [NH3*H2O] * [CH3COOH] / [NH4+] * [CH3COO-] (2) Из выражения для констант диссоциации основания и кислоты можно получить соотношение: [NH3*H2O] / [NH4+] = [OH-] / K NH3*H2O; [CH3COOH] / [CH3COO-] = [H+] / KCH3COOH; Подставим полученные соотношения в уравнение (2): Кг = [H+]*[OH-] / KCH3COOH* K NH3*H2O; Кг = KH2O / KCH3COOH* K NH4OН; (3) Кг = 10-14 / 1,74 * 10-5 * 1,76 * 10-5 = 3,27 * 10-5. Вследствие гидролиза 1 моль соли образует 1 моль кислоты и 1 моль основания. Концентрация гидролизованной соли равна CCH3COONH4 * h, где h – степень гидролиза соли. Следовательно: [CH3COOH]=[NH3*H2O] =CCH3COONH4 * h (4) Тогда концентрация негидролизованной соли: CCH3COONH4 – CCH3COONH4 * h = CCH3COONH4*(1 – h) (5) Учитывая концентрацию негидролизованной соли и то, что соль практически полностью диссоциирует, можно написать равенство: [CH3COO-] = [NH4+] = CCH3COONH4*(1 – h) (6) Подставим эти значения концентраций в уравнение (2): Кг = CCH3COONH4 * h * CCH3COONH4 * h / CCH3COONH4*(1 – h) * CCH3COONH4*(1 – h) , (7) h2 / (1 – h)2 = Кг. (8) Для расчета h извлекаем корень квадратный из правой и левой частей равенства (8): √ (h2 / (1 – h)2) = √ Кг, √ Кг = h / (1 – h). (9) Если учесть, что h<<1, то уравнение (9) упрощается: h =√ Кг; (10) h = √ (3,2 * 10-5) = 5,7 * 10-3 доли, или 0,57% Т.к. h = 5,7 * 10-3 << 1, то предположение справедливо, а применение уравнения (10) правомерно. Учитывая, что степень гидролиза мала, можно принять, что равновесные концентрации ионов соли при гидролизе практически не изменяются и равны концентрации соли: [CH3COO-] = [NH4+] = Cсоли (11) С учетом равенств (4) и (11) выражение (2) можно представить следующим образом: Кг = [CH3COOH]2 / C2соли (12) В соответствии с выражением константы диссоциации [CH3COOH] равна: [CH3COOH] = [CH3COO-] * [H+] / KCH3COOH (13) Из уравнений (11) и (13) получим: [CH3COOH] = [H+] * Cсоли / KCH3COOH (14) С учето уравнения (14) уравнение (12) можно записать так: Кг = [H+]2 * C2соли / K2CH3COOH * C2соли = [H+]2 / K2CH3COOH (15) Подставив значение Кг из уравнения (3) в уравнение (15), получим: KH2O / KCH3COOH* K NH3*H2O = [H+]2 / K2CH3COOH (16) Упрощаем уравнение (16) и решаем относительно [H+]: [H+] = √ (KH2O * KCH3COOH / K NH3*H2O ) (17) После логарифмирования уравнения (17) изменяем знаки на противоположные и вычисляем рН: рН = ½ р KH2O + ½ р KCH3COOH – ½ р K NH3*H2O. рН = 7 + 2,38 – 2,38 = 7,0. (18) ОТВЕТ: Кг = 3,27 * 10-5; h = 0,57%; рН =7,00. |
Пожалуйста, решите самостоятельно: