Тема: Качественные реакции катионов III -ей аналитической группы Ba2+, Sr2+, Ca2+. Анализ смеси катионов III-ей аналитической группы. Решение расчетных задач на равновесия в гетерогенных системах.
Актуальность темы. К катионам III-ей аналитической группы относятся катионы щелочноземельных металлов бария, стронция, кальция. Эти элементы используются в медицине, т.к. входят в состав многих лекарственных средств, например, кальция хлорид, кальция лактат, кальция глюконат, кальция глицерофосфат, бария сульфат. Данные соли применяются как источники ионов кальция для организма, антиаллергические антигистаминные препараты, антидоты при отравлении солями тяжелых металлов, сульфат бария применяют как рентгеноконтрастное средство. Реакции идентификации катионов III-ей аналитической группы используют при установлении подлинности лекарственных препаратов, а также при исследовании их на содержание примесей.
Химические равновесия, которые устанавливаются в гетерогенных системах (между твердой фазой и раствором), подчиняются закону действия масс и применяются при расчетах растворимости веществ, в том числе, лекарственных средств.
Общая цель. Уметь трактовать химико-аналитические свойства катионов III-ей аналитической группы, их реакции идентификации, а также равновесия в гетерогенных системах для качественного химического контроля лекарственных средств.
Конкретные цели. Уметь:
1. Трактовать химические свойства катионов III-ей аналитической группы и действие группового реагента.
2. Проводить качественные реакции идентификации на катионы бария, стронция, кальция в растворах.
3. Трактовать ход качественного анализа катионов III-ей аналитической группы при совместном присутствии.
4. Решать задачи на равновесия в гетерогенных системах.
5. Интерпретировать свойства катионов III-ей аналитической группы в лекарственных средствах.
Содержание обучения.
Перечень теоретических вопросов:
3.1. Действие гипсовой воды (насыщенного раствора кальция сульфата).
3.2. Действие карбонатов.
3.3. Действие хроматов.
3.4. Действие оксалатов.
3.5. Микрокристаллоскопическая реакция на катионы кальция.
3.6. Реакции окрашивания пламени солями бария, стронция и кальция.
4. Систематический ход анализа катионов III -ей аналитической группы при совместном присутствии.
5. Равновесия в гетерогенных системах.
5.1. Растворимость электролитов, насыщенные растворы.
5.2. Произведение растворимости электролитов.
6. Свойства и использование катионов III -ей 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. 46 – 66, 197 – 200.
2) Аналiтична хiмiя: Навчальний посiбник для студентiв фармацевтичних вузiв та факультетiв III – IV рiвня акредитацii. Пiд загальною ред. В.В. Болотова. – Харків, вид-во НФАУ Оригiнал, 2004 – C. 48 – 68, 192 – 195.
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 – С. 148 – 156.
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 исследовали раствор, содержащий катионы III-ей аналитической группы. Какой реактив является групповым реагентом для этой группы катионов? A. 0,1М раствор H2SO4 + C2H5OH. B. 1М раствор H2SO4 + C2H5OH. C. 1М раствор HCl + C2H5OH. D. Групповой реагент отсутствует. E. 2М раствор HCl + C2H5OH. | 3) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой цвет имеют растворы, которые содержат катионы III -ей группы? A. Желтый. B. Бурый. C. Зеленоватый. D. Бесцветный. E. Голубой. |
| 2) В лаборатории исследовали растворы со смесями катионов. Какой раствор содержит катионы только III-ей аналитической группы? A. Sr2+, Ca2+, Со2+. B. Ca2+, NH4+, Ba2+. C. Na+, Co2+, Sr2+. D. Ba2+, NH4+, Ca2+. E. Ba2+, Ca2+, Sr2+. | 4) С помощью карбонат-ионов можно осадить катионы III-ей аналитической группы. Какой аналитический эффект наблюдается в этой реакции? A. Выпадение белых кристаллических осадков. B. Окрашивание раствора в желтый цвет. C. Выделение пузырьков газа. D. Выпадение желтых кристаллических осадков. E. Окрашивание раствора в зеленый цвет. |
| 5) В смеси присутствуют катионы стронция и бария, для их идентификации используют раствор хромат-ионов. Какой аналитический эффект при этом наблюдается? A. Окрашивание раствора в желтый цвет. B. Выпадение осадка белого цвета. C. Выпадение осадка черного цвета. D. Окрашивание раствора в зеленый цвет. E. Выпадение осадка желтого цвета. | 8) В аналитической лаборатории идентифицировали соединение, внося его в бесцветное пламя горелки. В ходе испытания пламя окрасилось в желто-зеленый цвет. Соли какого катиона присутствуют в растворе? A. Ca2+. B. Sr2+. C. Ba2+. D. Na+. E. K+. |
| 6) В смеси присутствуют катионы Na+, Ba2+, Co2+, Zn2+, K+. Какой из перечисленных катионов выпадет в осадок при добавлении к раствору гипсовой воды? A. Co2+. B. Ba2+. C. Na+. D. K+. E. Zn2+. | 9) В систематическом ходе анализа катионов III-ей аналитической группы на раствор подействовали групповым реагентом. После этого образовавшиеся сульфаты следует перевести в: A.Фосфаты. B. Карбонаты. C. Бикарбонаты. D. Нитраты. E. Хроматы. |
| 7) В химико-аналитической лаборатории исследовали раствор, содержащий катионы Ba2+, Ca2+ и Sr2+. При действии группового реагента для практически полного осаждения ионов кальция необходимо прибавить: A. Этиловый спирт. B. Хлороформ. C. Гипсовую воду. D. Минеральную кислоту. E. Аммиак. | 10) В насыщенном растворе сульфата кальция установилось равновесие между молекулами твердой фазы и ионами. Как записать выражение для произведения растворимости для СaSO4? A. ПР= [Ca 2+]*[SO4 2 ˉ ] 2 B. ПР= [Ca 2+] 2 *[SO4 2 ˉ ] C. ПР= [Ca 2+]*[SO4 2 ˉ ] D. ПР= [Ca 2+] / [SO4 2 ˉ ] E. ПР= [ Ca 2+] / [SO4 2 ˉ ] 2 |
Эталоны ответов к тестам.
| № ВОПРОСА | ОТВЕТ | № ВОПРОСА | ОТВЕТ |
| 1 | B | 6 | |
| 2 | 7 | A | |
| 3 | D | 8 | |
| 4 | 9 | ||
| 5 | 10 | C |
РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ:
«Равновесия в гетерогенных системах»
Пример решения задачи:
| Условие задачи | Решение задачи |
| Рассчитайте ПР бария сульфата, если в 100 см3 его насыщенного раствора содержится 2,45 * 10-4 г соли. | В насыщенном растворе бария сульфата твердая фаза находится в равновесии с ионами Ba2+ и SO42-: BaSO4↓ ↔ Ba2+ + SO42- (1) По уравнению (1) растворимость S, моль/дм3: S = [Ba2+] = [SO42-]. Формула, которая связывает S и ПР, имеет вид: ПРBaSO4 = [Ba2+] * [SO42-] = S * S = S2 (2) Выразим концентрацию насыщенного раствора в моль/дм3. Если в 100 см3 раствора содержится 2,45 * 10-4 г соли, то в 1 дм3 ее будет в 10 раз больше, т.е. 2,45 * 10-3 г. Рассчитаем растворимость S, моль/дм3: S = С/М, (3) где М – молярная масса, г/моль; МBaSO4 = 233,9 г/моль. S = 2,45 * 10-3 / 233,9 = 1,05 * 10-5 моль/дм3. Подставим значение S в (2): ПРBaSO4 = ( 1,05 * 10-5 ) 2 = 1,1 * 10 – 10 ОТВЕТ: ПРBaSO4 = 1,1 * 10-10 |
Пожалуйста, решите самостоятельно: