Курсовая работа «Химия биогенных элементов»

Глава 3. «Химия биогенных элементов» в учебной деятельности студентов в рамках дисциплины «Химия».

3.1.	Методическая разработка лабораторно-практического занятия по химии биогенных элементов.

Тема: «Химия биогенных элементов. Принципы качественного анализа»
Вид занятия: лабораторная работа [2].

Основной задачей качественного анализа является обнаружение веществ, находящихся в интересующем нас объекте (биологические материалы, лекарственные препараты, продукты питания, объекты окружающей среды). В данном курсе рассматривается качественный анализ неорганических веществ, являющихся электролитами, т. е. по сути качественный анализ ионов. Из всей совокупности встречаю­щихся ионов выбраны наиболее важные в медико-биологическом отношении: ионы биогенных элементов (Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Ca²⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl^-, PO₄^3-, CO₃^2-), ионы-токсиканты окружающей среды (Pb²⁺ , NO3^-, NO2^-). Многие из этих ионов входят в состав раз­личных лекарственных препаратов и продуктов питания.

В качественном анализе используются не все реакции, возможные между теми или иными ионами, а только те, которые сопровож­даются отчетливым аналитическим эффектом.
Наиболее часто встречающиеся аналитические эффекты: появле­ние новой окраски, выделение газа, образование осадка.
В основе деления катионов на группы лежат реакции с кислота­ми и основаниями. При последовательной обработке испытуемой смеси соляной кислотой; серной кислотой; избытком щелочи в при­сутствии пероксида водорода; раствором аммиака выделяют следую­щие группы:
1. Ионы, не образующие осадки ни с одним из перечисленных реактивов (Na⁺, К⁺, NH₄^-);

2. 
   Ионы, образующие нерастворимые хлориды (Рb²⁺, Ag⁺);
   
3. 
   Ионы, образующие нерастворимые сульфаты (Pb²⁺, Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺);
   

4. Ионы, образующие гидроксиды, растворимые в избытке щело­чи (Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺);
5. Ионы, образующие гидроксиды, нерастворимые ни в избытке щелочи, ни в аммиаке (Fe²⁺, Fe³⁺, Мn²⁺, Mg²⁺);
6. Ионы, образующие гидроксиды, растворимые в аммиаке (Со²⁺,Сu²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺).
Анионы делят на группы с использованием реакций осаждения и окислительно-восстановительных реакций.
При протекании реакций осаждения выделяют:
1) ионы, образующие осадки с нитратом серебра в присутствии NO₃^-: Cl^-, Br^-, I^-, SCN^-, S^2-, S₂O₃^2-;
2) ионы, образующие осадки с хлоридом бария в нейтральной среде: SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, PO₄^3-, CO₃^2-, B₄O₇^2-;
3) ионы, не образующие осадки ни с одним из перечисленных реактивов: NО₃^-, NO₂^-.
Анионы некоторых кислот при обработке сильными кислотами выделяют газообразные продукты: NO₂^- (образует бурый газ NO₂), CO₃^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, S^2- (одновременно выпадает в осадок сера).
По возможности протекания окислительно-восстановительных реакций выделяют:
1) анионы-окислители, реагирующие в кислой среде с иодидом калия с образованием йода (NО₃^-, NO₂^-);
2) анионы-восстановители, реагирующие с подкисленным рас­твором перманганата калия (SO₃^2-, S₂O₃^2-, S^2-, NO₂^-, Br^-, I^-, SCN^-, Cl^-). Серосодержащие ионы (SO₃^2-, S₂O₃^2-, S^2-) являются более силь­ными восстановителями по сравнению с остальными, поэтому они способны вступать в реакцию с йодом, менее сильным, чем перман­ганат калия, окислителем;
3) анионы, не проявляющие окислительно-восстановительные свойства в водных растворах, т. е. не вступающие в реакции ни с перманганатом калия, ни с йодидом калия (CO₃^2-, PO₄^3-, SO₄^2-, B₄O₇^2-, СН₃СОО^-).
Работа 1. Качественные и групповые реакции катионов и анионов