Лекции по аналитической химии

 

ГОУ СПО СВЕРДЛОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ  ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

ЦМК ХИМИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ К ЛЕКЦИЯМ  ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕКАТЕРИНБУРГ, 2009г.

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КАТИОНОВ И  АНИОНОВ»

 

Катионы и анионы делят на аналитические группы – шесть групп катионов и три группы анионов по общим признакам –образование осадков с групповым реактивом, растворимость образованных осадков в воде, растворах кислот и оснований.

 

Аналитические реакции – это реакции, сопровождающиеся различными внешними изменениями – выпадение осадка, изменение окраски раствора и выделение газа. По способу выполнения аналитические реакции могут быть – пробирочные (выполняют в пробирке – большинство реакций), микрокристаллоскопические (образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом), капельные (реакцию проводят на фильтровальной бумаге, рассматривают окраску пятна на бумаге), пирохимические (или сухим путем – окрашивание пламени в различные цвета).

 

Специфичные реакции  предназначены для обнаружения вещества в присутствии других. Чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция.

 

Чувствительность реакции характеризуют открываемым минимумом или минимальной концентрацией. Это наименьшее количество вещества, которое можно обнаружить данной реакцией. Чем меньшее количество вещества может быть определено реактива, тем более чувствительна реакция.

 

Реактивы, используемые для выполнения аналитических реакций, делят на:

 

• специфические реактивы, образующие характерный осадок или окрашивание только с определенным ионом (например, K₃[Fe(CN)₆]  образует темно – синий осадок только с ионами Fe²⁺).

 

• избирательные (селективные) реактивы, реагирующие с несколькими ионами, которые могут принадлежать к одной или к разным аналитическим группам (например, реактив KI реагирует с Pb²⁺,Ag⁺,Hg₂²⁺  II АГ, а также с Hg²⁺,  Cu²⁺ VI АГ).

 

 

• групповой реактив, вступающий в реакцию со всеми ионами данной группы (например, групповой реактив второй АГ  -НС1, который взаимодействует с катионами II АГ с образованием белых, труднорастворимых осадков).

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «КАТИОНЫ ПЕРВОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ»

 

К I аналитической группе (АГ)  относятся катионы  K⁺, Nа⁺, NН₄⁺. Нет группового реактива.

Общая характеристика. Все соли натрия, калия и аммония хорошо растворимы в воде. Катионы I-ой АГ бесцветны. Гидроксиды натрия и калия хорошо растворимы в воде и являются сильными основаниями. Гидроксид аммония - слабое основание, это нестойкое соединение, легко разлагающееся на аммиак и воду даже при комнатной температуре. Гидролизу подвергаются все соли аммония, а также натриевые и калиевые соли слабых кислот.

                      

             окрашивание пламени в фиолетовый  цвет,

K⁺    +Н₂С₄Н₄О₆, СН₃СООNa, С₂Н₅ОН→ КНС₄Н₄О₆↓, белый                                                                

        +Nа₃[Со(NО₂)₆]→ К₂Nа[Со(NО₂)₆]↓, желтый

 

                             

                                                       окрашивание пламени в желтый  цвет

                                 Na⁺            +пикриновая кислота→желтые игольчатые кристаллы, идущие из одной точки

                                                       +К[Sb (ОН)₆]→ Na[Sb(OH)₆]↓, белый

                                   +Zn((UO₂)₃(CH₃COO)₈), CH₃COOH → NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉)↓, желтый

 

                                                                          + NaOH → NH₃↑ , лакмус синеет

                                                      NH₄⁺          +К₂[НgI₄],KOH → [OHg₂NH₂]I↓, красно - бурый 

 

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ: хлорид натрия - входит в состав изотонического раствора и кровозаменителей, вспомогательное средство при изготовлении различных лек.препаратов, натрия гидрокарбонат – при повышенной кислотности желудочного сока, салицилат натрия – при лечении ревматизма, сульфат натрия - внутрь, слабительное средство, тетраборат натрия (бура) – наружно для полосканий, спринцеваний, смазываний, бромиды натрия, калия – регулируют деятельность нервной системы, хлорид калия – при неукротимой рвоте, поносах, а также для купирования сердечных аритмий, иодиды калия, натрия – препараты иода при заболеваниях щитовидной железы, перманганат калия – наружно, антисептическое средство для промывания ран, полосканий горла и т.д., хлорид аммония (нашатырь) - отхаркивающее и мочегонное средство, гидроксид аммония -  для возбуждения дыхательного центра.

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «КАТИОНЫ ВТОРОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ»

 

К II аналитической группе относятся: Аg⁺, Pb²⁺ ,Hg₂²⁺. Групповым реактивом является НС1 и ее соли.

Общая характеристика: при взаимодействии этих катионов с хлороводородной кислотой образуются белые осадки. При действии щелочей на растворы солей серебра и ртути образуются гидроксиды, которые сразу разлагаются на оксид и воду, при действии щелочей на соли свинца образуется осадок гидроксид свинца, растворимый в избытке щелочи и в растворе кислоты (амфотерные свойства). Нитраты и ацетаты катионов II АГ растворимые соединения. Соли катионов II АГ подвергаются гидролизу, и растворы имеют кислую реакцию. Катионы II АГ способны образовывать комплексные соединения. ВСЕ РАСТВОРИМЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СВИНЦА И РТУТИ ЯДОВИТЫ!!!

 

                   

                    + НС1 → AgC1↓, белый осадок (растворимый в NH₃)                                + HC1→ PbC1₂↓, белый осадок

                    + КI → AgI↓, светло-желтый осадок                                                             + NaOH → Pb(OH)₂↓, белый осадок,

       Ag⁺   + К₂СгО₄ → Аg₂СгО₄↓, кирпично-красный осадок                       Рb²⁺    растворимый в изб.NaOH и в HNO₃

                    + Na₂S₂O₃ → Ag₂S₂O₃ ↓→ Ag₂S ↓ черный осадок                                        + KI→ PbI₂↓, желтый осадок

                    + NaOH → Ag₂O↓, бурый осадок                                                                  + К₂СгО₄→ PbCrO₄↓, желтый осадок

                    + НСОН → Ag↓, серебристый налет                                                            + Н₂SO₄ → PbSO₄↓, белый осадок

                                                                                                                                              + р-р дитизона → красный цвет

 

                                                    +НС1→ Нg₂C1₂↓, белый осадок, растворимый в р-ре NH₃,

                                                                                 с образованием черного осадка Hg

                          Hg₂²⁺           + KI → Hg₂I₂↓,болотно - зеленый→ Нg↓, черный

                                                   + К₂СгО₄→ Hg₂CrO₄↓,кирпично-красный

 

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ: нитрат серебра – для лечения глазных заболеваний, в стоматологии для серебрения корневых каналов, в кристаллическом виде – ляпис – для прижигания, колларгол и протаргол – вяжущие и антисептические, дихлорид ртути (II) – в виде мазей при заболеваниях глаз, ртуть (пары) – в термометрах и монометрах, основной ацетат свинца – обладает вяжущим действием для компрессов и примочек при воспалительных заболеваниях кожи, оксид свинца – входит в состав свинцового пластыря (противоспалительное и дезинфецирующее). 

                              

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «КАТИОНЫ ТРЕТЕЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ»

 

К III АГ относятся Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺. Групповым реактивом является H₂SO₄ и ее соли.

 

Общая характеристика: при взаимодействии этих катионов с серной кислотой образуются белые осадки. Катионы  III АГ - бесцветные, окрашенные соединения образуют лишь с окрашенными анионами. Гидроксиды этих катионов являются сильными основаниями. Катионы III AГ устойчивы к действию восстановителей. Комплексообразующие свойства для них мало характерны. Все растворимые соли бария ядовиты.

                  окрашивание пламени в кирпично-красный  цвет

                   + Н₂SO₄ (С₂Н₅ОН) → CaSO₄↓, белый осадок

Са²⁺       + (NH₄)₂C₂O₄→ CaC₂O₄↓, белый осадок

                   + K₄[Fe(CN)₆] + NH₄OH →Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]↓, белый осадок

                   + Na₂CO₃ → CaCO₃↓, белый осадок

                                              

                                                         окрашивание пламени в желто-зеленый  цвет

                                                         + Н₂SO₄ → ВaSO₄↓, белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах

                                  Ва²⁺           + (NH₄)₂C₂O₄→ ВaC₂O₄↓, белый осадок

                                                         + Na₂CO₃ → ВaCO₃↓, белый осадок

                                                         + К₂СгО₄→ ВаСгО₄↓, желтый осадок

                                                                                                       окрашивание пламени в карминно-красный цвет

                                                                               Sr²⁺              +Н₂SO₄ → SrSO₄↓, белый цвет

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ: сульфат кальция (гипс) – при наложении повязок и изготовлении зубных порошков, кальция хлорид и кальция глюконат – при лечении аллергических заболеваний, кальция карбонат - при повышенной кислотности,  сульфат бария – при рентгеноскопических исследованиях желудка и кишечника как рентгеноконтрастное средство.

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ « КАТИОНЫ ЧЕТВЕРТОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ»

 

К IV АГ относятся катионы: Al³⁺ ,Zn²⁺ ,Cr³⁺ ,As³⁺ ,As⁵⁺ ,Sn²⁺ ,Sn⁴⁺. Групповой реактив – избыток щелочи NaOH.

 

Общая характеристика. Катионы IV АГ взаимодействуют с щелочами с образованием осадков, растворимых в избытке щелочи. Для этих катионов характерны реакции комплексообразования, обмена и ОВР. Соли этих катионов гидролизуются, среда кислая. Соли очень слабых кислот этих катионов подвергаются необратимому гидролизу и не могут существовать в растворе.

 

 

 

                 + NaOH → Al(OH)₃↓, белый осадок, растворимый в избытке

                 + NH₄OH → Al(OH)₃↓, белый осадок нерастворимый в избытке

А1³⁺    + ализарин, NH₃ → красное пятно

                 + Со(NO₃)₂ → зола синего цвета «тенарова синь»

  

                                                            + NaOH → Zn(OH)₂↓, белый осадок, растворимый в избытке

                                                            + NH₄OH → Zn(OH)₂↓, белый осадок, растворимый в избытке

                                         Zn²⁺        + К₄[Fe(CN)₆] → K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂↓, белый осадок

                                                             +  Со(NO₃)₂ → зола зеленого цвета – зелень Ринмана

                                                             + Na₂S → ZnS↓, белый осадок

 

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ: гидроксид алюминия – обладает адсорбирующим свойством, применяется наружно в присыпках, внутрь при отравлениях. Принимают при заболеваниях ЖКТ. Входит в состав препарата «Алмагель». Сульфат алюминия-калия ( алюмокалиевые квасцы) – кровоостанавливающее средство, для прижиганий, сульфат цинка – в виде глазных капель при конъюктевитах, оксид цинка – входит в состав многих мазей для лечения кожных заболеваний, цинк-инсулин – для лечения сахарного диабета.

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ « КАТИОНЫ ПЯТОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ»

К V АГ относятся катионы: Fe²⁺ , Fe³⁺ , Mn²⁺ , Mg²⁺ , Bi³⁺ . Групповым реактивом является NaOH.

Общая характеристика. Катионы V АГ  осаждаются растворами щелочей, при этом образуются нерастворимые в избытке осадки, которые не растворяются в растворе аммиака, но растворяются в кислотах. Гидроксиды этих катионов труднорастворимые электролиты, все соли подвергаются гидролизу. Нитраты, хлориды, сульфаты этих катионов хорошо растворимы в воде. Карбонаты, фосфаты и гидрофосфаты катионов V АГ в воде нерастворимы. Сероводородная кислота осаждает из нейтральных растворов остатки всех сульфидов, за исключением Bi₂S₃. Катионы V АГ имеют переменную степень окисления (кроме Mg) и поэтому для них характерны ОВР. Характерны реакции образования комплексов, обладающих характерными окрасками.