Реакции обнаружения катионов I-III аналитических групп в смеси
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
для проведения занятия со студентами I курса
медико-диагностического факультета
по аналитической химии
Тема № 4: Систематический анализ смеси катионов
I-III аналитических групп
Время: 3 часа
1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:
Закрепить знания студентов-медиков о химико-аналитических свойствах катионов I-III аналитических групп, их биологической роли и топографии в организме человека, а так же о применении соединений данных катионов как лекарственных препаратов.
Ознакомить студентов с проведением систематического анализа смеси катионов I-III аналитических групп и подготовить к самостоятельному выполнению анализа.
МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:
В медицине большое значение имеет качественное обнаружение катионов I-III аналитических групп, которые входят в состав тканей живых организмов и обуславливают их нормальную физиологическую деятельность.
Определение в плазме крови ионов Na+ и K+ имеет большое значение, поскольку нормальный ритм сердца во многом зависит от соотношения их концентраций.
Биологические жидкости и ткани содержат много электролитов, т.е. веществ, способных в водной среде диссоциировать на ионы: NaCl, KCl, HCl, CaCl2, NaH2PO4, NaHCO3 и др. Электролиты выполняют многие жизненно важные функции в организме человека: создают постоянное осмотическое давление биологических жидкостей и обуславливают активный транспорт воды; влияют на растворимость белков, аминокислот и других биологически активных соединений, играют определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного гомеостаза организма. Нарушение обмена электролитов ведет к патологии и может вызвать гибель организма.
Кальций является одним из наиболее распространенных элементов в организме человека (1,5%). Основная масса имеющегося в организме кальция находится в костях и зубах.
Фракция внекостного кальция хотя и составляет всего 1% от общего содержания в организме, очень важна из-за ее воздействия на свертываемость крови, нервно-мышечную возбудимость и сердечную мышцу. При недостатке или избытке кальция в организме человека возникают серьезные заболевания. Определение кальция в биологических жидкостях – важный диагностический тест.
Стронций относится к микроэлементам; его содержание в организме человека составляет 4,1·10‾4%. Подобно кальцию, стронций накапливается преимущественно в костной ткани и влияет на процесс костеобразования. Избыток его вызывает ломкость костей, "стронциевый рахит". Причиной заболевания является замена кальция стронцием. Извлечь стронций из костей практически невозможно. Повышение радиоактивного фона вследствие аварии на ЧАЭС явилось причиной загрязнения биосферы продуктом деления тяжелых элементов Sr-90. Оседая в костях, последний облучает костный мозг и нарушает костномозговое кроветворение.
Барий относится к примесным микроэлементам. Общее содержание его в организме составляет 1·10‾5%. Концентрируется барий преимущественно в сетчатке глаза. Биологическая роль его до конца не выяснена. Так как при лейкозах содержание бария в эритроцитах и плазме крови увеличивается, количественное определение бария может служить диагностическим тестом на заболевание лейкозом. Следует отметить, что ионы бария являются высокотоксичными для организма.
Роль методов химического анализа в диагностике, клинике и профилактике заболеваний непрерывно возрастает.
ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:
а) умение составлять уравнения обменных реакций, протекающих в водных растворах, в молекулярной и молекулярно-ионной формах;
б) умение составлять уравнения реакций комплексообразования и давать названия комплексным соединениям;
в) расчет растворимости труднорастворимых осадков; условие выпадения осадков.
В результате проведения занятия студент должен:
1) знать:
- общие характеристики I-III аналитических групп катионов;
- специфические реакции катионов I-III аналитических групп;
- сущность систематического анализа смеси катионов I-III аналитических групп;
2) уметь:
- выполнять специфические реакции катионов I-III аналитических групп;
- проводить систематический анализ смеси катионов I-III аналитических групп.
2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:
Полученные знания и умения по классификации и анализу катионов потребуются для изучения медицинской биологии, фармакологии, биохимии, клинических дисциплин.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:
3.1 Специфические реакции катионов Na+, K+, NH4+;
3.2 Специфические реакции катионов Ag+, Hg22+, Pb2+;
3.3 Специфические реакции катионов Ca2+, Sr2+, Ba2+;
3.4 Систематический анализ смеси катионов I-III аналитических групп.
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ:
Лабораторная работа № 1
I-III АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП
 | |||
 | |||
| Анализируемый раствор | |
| Из отдельной порции открывают NH4+ кипячением с NaOH | Приливают  HCl и центрифугируют |
| Осадок: PbCl2, AgCl, Hg2Cl2 анализируют по схеме N 6 |
| Центрифугат 1: NH4+, Na+, K+ Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+ (в небольшом количестве) | |
| Из отдельной пор ции открывают Pb2+ калия иодидом | Приливают  (NH4)2SO4 и центрифугируют |
 Осадок: BaSO4, SrSO4, PbSO4 переводят в карбонаты много- разовым кипячением с Na2CO3 |
 | |||
 | |||
| Осадок: BaCO3, SrCO3, PbCO3 растворяют в уксусной кислоте |
 Центрифугат 2: NH4+, Na+, K+ и в небольшом количестве Сa2+ |
| Раствор: Ba2+, Sr2+, Pb2+ |
| Для осаждения Pb2+ добавляют KI, осадок PbI2 отбрасывают |
| Из отдельной порции центрифугата 2 открывают Сa2+ аммония оксалатом; центрифугируют |
| Центрифуг 4: Ba2+, Sr2+ | |
| Осаждают Ba2+ калия дихроматом в присутствии натрия ацетата; центрифугируют | В центрифугате 5 открывают Sr2+ гипсовой водой |
| Центрифугат 3: NH4+, Na+, K+ анализируют по схеме 5 |
Схема 5
I АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
Анализируемый раствор:   K+, Na+, NH4+; выпаривают до сухого остатка | В отдельной пробе открывают NH4+  реактивом Несслера | |
  |
| Остаток растворяют в воде, из отдельной порции открывают K+, Na+ |
| Катион K+ открывают натрия гексанитрокобальтатом (III) | Катион Na+   открывают калия гексагидроксостибиатом (Y) |
Схема 6
II АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
| Анализируемый раствор: обработка HCl и фильтрование |  | Фильтрат отбрасывают |
 Осадок: AgCl, PbCl2, Hg2Cl2; обработка горячей водой |
| Фильтрат: открывают Pb2+ калия иодидом или K2Cr2O7 |
Осадок: AgCl, Hg2Cl2;  обработка раствором аммиака и открытие ртути Hg22+; растворение AgCl |
| Фильтрат: открывают Ag+ при помощи KI или K2CrO4 |
ФОРМА ОТЧЕТА:
1. Оформить контрольно-аналитическую задачу по следующему плану:
а) схема систематического анализа;
б) уравнение проведенных аналитических реакций и их аналитические эффекты;
в) результаты выполненного анализа.
5. вопросы для самоконтроля знаний:
1. Рассчитайте рН в 0,001 М растворе уксусной кислоты (Ка = 1,8·10‾5).
2. Рассчитайте активность ионов и рН в 0,1 н. растворе калия гидроксида.
3. Рассчитайте рН смеси 0,1 М раствора NH3 и 0,2 М раствора NH4NO3 (рКа(NH4+) = 9,25).
6. ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1. Конспект лекций.
2. Селезнев, К.А. Аналитическая химия. / К.А. Селезнев. – М.: Высш. школа, 1973. – с. 71-77, 80-88, 104-106, 108-112;
3. Барковский Е.В. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ: учеб. пособие для мед. вузов / Е.В. Барковский; под ред. Е.В. Барковского. – Мн., 1997.– с. 5-7, 26, 44-51, 56-57, 63-64, 72, 73.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1. Пилипенко, А.Т., Пятницкий, И.В. Аналитическая химия, Кн. 1 /А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий.– М.: Химия, 1990. –с. 15-37, 158-169;
2. Крешков А.П. Бессероводородные методы качественного полумикроанализа: учеб. пособие. / А.П. Крешков; под ред. А.П.Крешкова. – М.: Высшая школа, 1979. – с. 5-19, 42-47, 82-87;
3. Пономарев, В.Д. Аналитическая химия. Ч. 1 / В.Д. Пономарев. – М.: Высшая школа, 1982. – с. 7-16, 20-54, 149-152, 189, 199-206, 229-230, 232-233, 247-248;
4. Пономарев В.Д. Практикум по аналитической химии: учеб. пособие/ В.Д. Пономарев, Л.И. Иванова; под ред. В.Д. Пономарева. – М.: Высшая школа, 1983. – с. 5-15, 23-28, 33-38, 53-56.
Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели: Прищепова Л.В., Чернышева Л.В., Одинцова М.В., ассистенты: Короткова К.И., Перминова Е.А.
02.09.2009
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
для проведения занятия со студентами I курса
медико-диагностического факультета
по аналитической химии
Тема № 4: Систематический анализ смеси катионов
I-III аналитических групп
Время: 3 часа
1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:
Закрепить знания студентов-медиков о химико-аналитических свойствах катионов I-III аналитических групп, их биологической роли и топографии в организме человека, а так же о применении соединений данных катионов как лекарственных препаратов.
Ознакомить студентов с проведением систематического анализа смеси катионов I-III аналитических групп и подготовить к самостоятельному выполнению анализа.
МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:
В медицине большое значение имеет качественное обнаружение катионов I-III аналитических групп, которые входят в состав тканей живых организмов и обуславливают их нормальную физиологическую деятельность.
Определение в плазме крови ионов Na+ и K+ имеет большое значение, поскольку нормальный ритм сердца во многом зависит от соотношения их концентраций.
Биологические жидкости и ткани содержат много электролитов, т.е. веществ, способных в водной среде диссоциировать на ионы: NaCl, KCl, HCl, CaCl2, NaH2PO4, NaHCO3 и др. Электролиты выполняют многие жизненно важные функции в организме человека: создают постоянное осмотическое давление биологических жидкостей и обуславливают активный транспорт воды; влияют на растворимость белков, аминокислот и других биологически активных соединений, играют определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного гомеостаза организма. Нарушение обмена электролитов ведет к патологии и может вызвать гибель организма.
Кальций является одним из наиболее распространенных элементов в организме человека (1,5%). Основная масса имеющегося в организме кальция находится в костях и зубах.
Фракция внекостного кальция хотя и составляет всего 1% от общего содержания в организме, очень важна из-за ее воздействия на свертываемость крови, нервно-мышечную возбудимость и сердечную мышцу. При недостатке или избытке кальция в организме человека возникают серьезные заболевания. Определение кальция в биологических жидкостях – важный диагностический тест.
Стронций относится к микроэлементам; его содержание в организме человека составляет 4,1·10‾4%. Подобно кальцию, стронций накапливается преимущественно в костной ткани и влияет на процесс костеобразования. Избыток его вызывает ломкость костей, "стронциевый рахит". Причиной заболевания является замена кальция стронцием. Извлечь стронций из костей практически невозможно. Повышение радиоактивного фона вследствие аварии на ЧАЭС явилось причиной загрязнения биосферы продуктом деления тяжелых элементов Sr-90. Оседая в костях, последний облучает костный мозг и нарушает костномозговое кроветворение.
Барий относится к примесным микроэлементам. Общее содержание его в организме составляет 1·10‾5%. Концентрируется барий преимущественно в сетчатке глаза. Биологическая роль его до конца не выяснена. Так как при лейкозах содержание бария в эритроцитах и плазме крови увеличивается, количественное определение бария может служить диагностическим тестом на заболевание лейкозом. Следует отметить, что ионы бария являются высокотоксичными для организма.
Роль методов химического анализа в диагностике, клинике и профилактике заболеваний непрерывно возрастает.
ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:
а) умение составлять уравнения обменных реакций, протекающих в водных растворах, в молекулярной и молекулярно-ионной формах;
б) умение составлять уравнения реакций комплексообразования и давать названия комплексным соединениям;
в) расчет растворимости труднорастворимых осадков; условие выпадения осадков.
В результате проведения занятия студент должен:
1) знать:
- общие характеристики I-III аналитических групп катионов;
- специфические реакции катионов I-III аналитических групп;
- сущность систематического анализа смеси катионов I-III аналитических групп;
2) уметь:
- выполнять специфические реакции катионов I-III аналитических групп;
- проводить систематический анализ смеси катионов I-III аналитических групп.
2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:
Полученные знания и умения по классификации и анализу катионов потребуются для изучения медицинской биологии, фармакологии, биохимии, клинических дисциплин.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:
3.1 Специфические реакции катионов Na+, K+, NH4+;
3.2 Специфические реакции катионов Ag+, Hg22+, Pb2+;
3.3 Специфические реакции катионов Ca2+, Sr2+, Ba2+;
3.4 Систематический анализ смеси катионов I-III аналитических групп.
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ:
Лабораторная работа № 1
Реакции обнаружения катионов I-III аналитических групп в смеси