Николаевский филиал коренных малочисленных народов Севера

краевое государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Хабаровский государственный медицинский колледж»

РЕФЕРАТ

Свойства катионов бария, кальция. Групповой реактив. Его действие. Реактивы. Значение соединений катионов III группы в медицине
Работу выполнила:

студентки 1 курса 12 группы

Смирнова Татьяна Михайловна

Николаевск -на -Амуре


Содержание
Введение

1. Общая характеристика катионов III аналитической группы катионов

. Свойства катионов бария и кальция

. Групповой реактив. Его действие. Реактивы

4. Реакции катионов бария и кальция

. Значение соединений катионов III группы в медицине

Заключение

Список использованной литературы


Введение
В состав многих лекарственных препаратов входят различные металлы, которые могут присутствовать в виде солей, оксидов, гидроксидов, комплексных, металлоорганических и других соединений. При контроле качества лекарственных препаратов требуется определение подлинности содержащихся в них компонентов, в том числе и катионов металлов, т.е. их идентификация. Для этого чаще всего анализируемую пробу переводят тем или иным способом в раствор и открывают катионы в этом растворе. Обычно лекарственный препарат содержит ограниченное число катионов металлов, причем заранее известно, какие катионы могут присутствовать в нем. Поэтому нет необходимости проводить систематический анализ катионов. Для их открытия используют аналитические реакции на эти катионы.

Анализ того или иного вещества проводят с целью установления его качественного или количественного химического состава. В соответствии с этим различают качественный и количественный анализ.

Цель работы: изучить свойства катионов бария, кальция III группы и их реакции и значение в медицине.

Задачи:

) изучить специальную литературу по проблеме;

) раскрыть свойства катионов бария, кальция III группы;

) рассмотреть групповой реактив и его действия

) показать значение соединений катионов III группы в медицине.

Методы исследования: анализ, сравнение, обобщение материала по проблеме исследования.


. Общая характеристика катионов III аналитической группы катионов
К третьей группе катионов относятся катионы: Ca2+, Sr2+, Ba2+. Катионы этой группы осаждаются в присутствии NH4Cl + NH4OH реактивом (NH4)2СO3 в виде карбонатов. Большинство соединений третьей аналитической группы бесцветны и мало растворимы в воде. Нерастворимы в воде фториды, сульфаты, сульфиты, карбонаты, оксалаты, фосфаты, хроматы бария и стронция.

---

Все катионы третьей группы устойчивы по отношению к действию окислителей и восстановителей. В таблице 5 указаны те реакции, которые рекомендованы студентам в учебном практикуме.

Гидроксиды бария, кальция, стронция являются сильными основаниями, и растворимые соли их, образованные сильными кислотами, гидролизу не подвергаются. Хорошо растворимыми солями этих катионов являются хлориды, нитраты, ацетаты.

Групповым реактивом на катионы III группы является разбавленная серная кислота. Катионы III группы - Ca2+, Ba2+ и Sr2+ - осаждаются серной кислотой и её солями, которые являются групповыми реагентами. При взаимодействии с сульфат-ионом катионы III группы дают нерастворимые в воде сульфаты бария и стронция и плохо растворимый сульфат кальция. Они образуют, кроме сульфатов, нерастворимые в воде карбонаты, фосфаты и сульфиты. Ва2+, Sr2+, Са2+ катионы бесцветны. Галогениды, нитраты, ацетаты этих катионов хорошо растворимы в воде.

Гидроксиды этих катионов являются сильными электролитами, а сульфаты не растворяются в воде. Поэтому групповым реактивом является серная кислота. Соединения кальция, бария и стронция широко применяют как реактивы, минеральные краски, строительные материалы.


. Свойства катионов бария и кальция
Свойства катионов бария. Барий - белый серебристый металл с объемно-центрированной кубической решеткой (модификация ?-Ва устойчива ниже 375°, модификация ?-Ва - от 375 до 710°). Плотность бария 3,74 г1см 3 , твердость 3 по шкале Мооса (тверже свинца). Ковкий металл.

При загрязнении ртутью становится хрупким. Т. пл. 710°, т. кип. 1696°. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Самый важный радиоактивный изотоп бария - (?- и ?-активный 140 Ва - образуется при распаде урана, тория и плутония; период полураспада 13,4 дня. 140 Ва извлекают хроматографически из смеси продуктов распада. Распад изотопа 140 Ва сопровождается выделением радиоактивного 140 La .

При облучении цезия дейтронами образуется ядерный изотоп 133 Ва с периодом полураспада 1,77 дней. Со свинцом, никелем, сурьмой, оловом и железом барий образует сплавы.

Барий химически активнее кальция и стронция. Металлический барий хранят в герметичных сосудах под петролейным эфиром или парафиновым маслом. На воздухе металлический барий теряет блеск, покрывается коричневато-желтой, а затем серой пленкой окиси и нитрида:
Ва + 1/20 2 = Ва0 + 133,1 ккал.

ЗВа + N2 = Ba3N2 + 89,9 ккал
Под действием галогенов металлический барий образует безводные галогениды ВаХ2 (X == F ?, С1? , Вг ?, I ? ).

---

Металлический барий разлагает воду:
Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + 112 + 92,5 ккал
Растворение металлического бария в жидком аммиаке (-40") сопровождается образованием аммиаката Ba(NH3)6 - При обычной температуре барий реагирует с двуокисью углерода:
Ва + 2 C02 = ВаС2 + 4Bа0
Металлический барий - сильный восстановитель. С его помощью при восстановлении хлорида америция (1 100°) и фторида кюрия (1300°) были получены элементы америций (N 95) и кюрий (N 96). При высокой температуре барий восстанавливает закись углерода, а выделяющийся свободный углерод реагирует с барием с образованием карбида ВаС2 .

Приведенная ниже схема иллюстрирует химическую активность бария.

Растворимые соли бария чрезвычайно ядовиты. Введенный внутривенно хлорид бария мгновенно вызывает смерть. Карбонат и сульфит бария ядовиты, так как они растворяются в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке.

Металлический барий применяется для металлотермического восстановления америция и кюрия, в антифрикционных сплавах на основе свинца, а также в вакуумной технике. Сплавы свинец - барий вытесняют полиграфические сплавы свинец - сурьма.

Свойства катионов кальция. Катионы кальция образуют с сульфатионами SO2" белый осадок малорастворимого в воде сульфата кальция, который при медленной кристаллизации выделяется в форме игольчатых кристаллов гипсадигидрата сульфата кальция-CaSO42H2O:

Для увеличения полноты осаждения к раствору прибавляют равный объем этанола - в водно-этанольной среде растворимость сульфата кальция уменьшается по сравнению с растворимостью в чистой воде.

Осадок сульфата кальция нерастворим в кислотах и щелочах, но растворяется в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса (NH4)2[Ca(SO4)2]:

что позволяет отделить катионы Ca2+ от катионов Sr2+ иBa2+.

При нагревании с растворимыми карбонатами, например, с раствором соды Na2CO3, белый осадок сульфата кальция переходит в белый же осадок карбоната кальция:

Карбонат кальция растворим в кислотах, поэтому нагревание CaSO4 с раствором соды с последующим растворением образующегося CaCO3 используют для отделения катионов кальция (вместе с катионами стронция и бария) от других катионов и перевода их в раствор.

---

. Групповой реактив. Его действие.
Групповым реагентом на катионы III группы является водный раствор 1моль/л серной кислоты или растворимых сульфатов, дающие с катионами Ca2+, Sr2+, Ba2+ малорастворимые в воде, разбавленных кислотах и щелочах осадки белого цвета. Растворимость сульфатов увеличивается в ряду BaSO4- SrSO4 - CaSO4, вследствие чего кальция сульфат не полностью осаждается групповым реагентом и частично остается в растворе. Для достижения полноты осаждения CаSO4 в водный раствор добавляют этанол, т.к. в его присутствии растворимость кальция сульфата уменьшается. Кальция, стронция, бария хлориды, нитраты и гидроксиды растворимы в воде, фосфаты мало растворимы в воде, но растворимы в минеральных кислотах. В отличие от сульфатов III группы карбонаты легко растворимы в уксусной кислоте, что используется в систематическом анализе смеси катионов I-VI аналитических групп.

Действие группового реагента (серной кислоты H2SO4):

На растворы солей катионов третьей аналитической группы действуют 2 н. раствором серной кислоты в присутствии этилового спирта. Образуются белые кристаллические осадки сульфатов бария, стронция и кальция, нерастворимые в кислотах и щелочах, но растворимы в концентрированной серной кислоте.

+ H2SO4 ®BaSO4 ¯ + 2HCl+ + SO42- ® BaSO4¯+ H2SO4 ®SrSO4 ¯ + 2HCl+ + SO42- ® SrSO4¯+ H2SO4 ®CaSO4¯ + 2HCl+ + SO42- ® CaSO4¯ растворим в избытке (NH4)2SO4
При действии группового реагента (водного раствора серной кислоты SO.j) катионы третьей аналитической группы осаждаются в виде малорастворимых в воде сульфатов кальция CaSO4,стронцияSrSO4 и бария BaSO4 (свинец осаждается в виде сульфата PbSO4). Числовые значения произведений растворимости этих сульфатов при комнатной температуре равны: Ks°(CaSO4) = 2,5 10-5,Ks° (SrSO4) = 3,2 10-7, Ks°(BaSO4) = 1,110-10,Ks°(PbSO4) = 1,6 10-8. При действии группового реагента катионы кальция не полностью осаждаются из водного раствора в форме осадка сульфата кальция - часть ионов Ca2+ остается в растворе. Для более полного осаждения катионов кальция в форме сульфата кальция при действии группового реагента к анализируемому раствору прибавляют этанол, в присутствии которого растворимость сульфата кальция уменьшается.

Сульфаты кальция, стронция и бария практически нерастворимы в разбавленных кислотах, щелочах. Сульфат бария заметно растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием кислой соли Ba(HSO4)2Сульфат кальция растворим в водном растворе сульфата аммония (NH4)2SO4 с образованием комплекса (NH4)2[Ca (SO4)2]; сульфаты стронция и бария - не растворяются.
4. Реакции катионов бария и кальция

---

Действие окислителей и восстановителей. Катионы бария , стронция, кальция, магния, алюминия устойчивы по отношению к окислителям и восстановителям. Ионы марганца, хрома (III), железа (И) и (III) и висмута (III) вступают в реакции окисления и восстановления как в кислой, так и щелочной средах . В щелочной среде хлор, бром, перекись водорода , гипохлорит, двуокись свинца , перманганат окисляют ионы хрома (III) в хромат, а в кислой среде - в бихромат.

Приведем пример дробного обнаружения катионов кальция. Лучше всего его обнаружить в виде оксалата . В этом случае алюминий, хром, марганец, железо и другие катионы маскируются в виде комплексных оксалатов, легко растворимых в воде. Некоторые катионы тяжелых металлов - серебро, сурьма, ртуть, свинец, висмут не дают растворимых оксалатных комплексов , но осаждаются металлическим цинком. В раствор переходит ион цинка, не мешающий реакции на кальций и образующий комплексный оксалат. Стронции и барий не мешают реакции , так как осаждаются в виде сульфатов растворимость сульфата кальция 2,5 г/л, что позволяет уверенно обнаружить кальций в фильтрате в виде оксалата кальция после осаждения мешающих катионов.

Естественно, закономерности в свойствах различных веществ или в параметрах различных реакций должны быть более простыми , если при сопоставлении ограничиться веществами, близкими между собой по химическому составу и строению. Условимся называть однотипными соединения , обладающие аналогичной формулой и различающиеся только одним элементом, причем эти элементы должны быть аналогами (т. е. принадлежать к одной подгруппе периодической системы ) и находиться в одинаковом валентном состоянин. Однотипными можно считать , например, карбонаты щелочно-земельных металлов . Можно пользоваться понятием о различной степени однотипности. Так, карбонаты кальция , стронция и бария являются более однотипными между собой , а карбонаты магния и тем более бериллия менее подобны им по термодинамическим свойствам , в соответствии с большим отличием строения электронной оболочки их катионов.

Реакция на бумаге (капельная). На кусок фильтровальной бумаги (5x5 см) помещают каплю раствора соли бария , 2 капли раствора дихромата калия и каплю 1 н. уксусной кислоты . Кислоту прибавляют, пока цвет осадка не перестанет изменяться. Осадок отмывают несколькими каплями воды . Он фиксирован в центре пятна . Предельное разбавление 1 10 р(3 4. Катионы магния , кальция, стронция не мешают, серебра, ртути и свинца - мешают.

Часто случается, что тот или иной ион попадает из одной группы в другую это происходит в том случае, если при разделении ионов не были соблюдены все необходимые условия . Свинец может иногда попадать в IV группу катионов , что приводит к ошибочному открытию бария . Часто находят кальций, если не вполне были удалены другие катионы этой же группы (барий или стронций). Иногда обнаруживают магний вследствие недостаточно полного предварительного отделения иона марганца или катионов IV группы. Поэтому, если есть сомнения в результатах реакции , то надо всегда сначала убедиться, правильно ли была произведена вся предшествующая работа, и ()2. Обнаружение и отделение катиона бария. Поскольку барий мешает обнаружению кальция реакцией с оксалатом аммония , необходимо узнать, присутствует ли он в растворе. К капле уксусно -кислого центрифугата прибавьте каплю раствора ацетата натрия и подействуйте каплей раствора дихромата калия . В присутствии катионов бария выпадает желтый осадок хромата бария . Бели барий присутствует, го его удаляют перед обнаружением катионов кальция . Ко всему центрифугату прибавьте 2-3 капли раствора ацетата натрия и приливайте

Реакции катионов бария и кальция Ионы бария (7-=1,43 А) полностью не обмениваются при комнатной температуре и, следовательно, оставляют незамещенными места Sj. Поэтому свободную энергию реакции ионного обмена Air рассчитывают с учетом того, что 16 ионов натрия не замещаются [6]. Для бария при 25 °С аймаке = 0,8, тогда как в случае кальция п стронция был осуществлен полный обмен [6, 30]. Энтальпия реакции обмена на двухвалентные катионы выражается небольшой положительной или небольшой отрицательной величиной. Избирательность обмена по отношению к кальцию и стронцию обусловлена главным образом положительным значением энтропии .

Характер зависимости коэффициентов селективности от состава цеолитов показывает, что в цеолите X определенная часть катионов бария и кальция в больших полостях находится в локализованном состоянии, в то время как в больших полостях цеолита Y основная масса этих катионов не локализована. Действие окислителей и восстановителей. Катионы бария , стронция, кальция, магния, алюминия устойчивы по отношению к окислителям и восстановителям. Ионы марганца, хрома (III), железа (II) и (III) и висмута (III) вступают в реакции окисления и восстановления как в кислой, так и щелочной средах. Реакция окрашивания пламени. Летучие соли бария, например ВаСЬ, окрашивают бесцветное пламя горелки в желто-зеленое . Катионы бария мешают обнаружению кальция. Значение анионов. Из экспериментальных данных вытекает, что решающее значение в ускорении или замедлении фазового превращения полугидрата в гипс имеют анионы. Катионы находятся как бы в подчиненной зависимости от анионов. Если анион является ускорителем или замедлителем фазового превращения , то находящийся с ним в соединении катион может несколько ускорить или замедлить процесс , но остается в области действия аниона, за исключением тех катионов, которые вступают в реакцию с сульфатом кальция , образуя нерастворимые соли (как, например, барий).

Для обнаружения на хроматограммах лития , натрия, калия, рубидия и цезия применяли раствор цинкуранилацетата. Для обнаружения бария , кальция, стронция, магния и лантанидов был использован 8-оксихинолин.

Реакции мешает присутствие аммонийных и щелочных солей некоторых органических кислот (уксусной, лимонной и др.), а также катионов , образующих труднорастворимые сульфаты (бария, кальция, стронция, ртути). Эта реакция в химическом анализе применяется для отделения свинца от железа, меди, цинка и других элементов , сульфаты которых хорошо растворимы в воде.

Образование кристаллов сульфата кальция - характерная микрокристаллоскопическая реакция .

Предельное разбавление С 1 5-10 рО=4,7 чувствительность 0,04 мкг. Стронций и барий мешают при соотношении 10 ч. к 1 ч. Са +. Катионы РЬ + мешают, если их очень много. Реакции катионов IV группы Барий , стронций, кальций Реакции иона бария. Катионы кальция , стронция и бария при этом переходят в раствор в котором их затем открывают различными реакциями.

Содержание воды в цеолитах с одновалентными катионами уменьшается с увеличением атомного номера катиона. Поэтому при обмене между одновалентными ионами замещение любого катиона на катион с большим атомным номером сопровождается уменьшением содержания воды в цеолите и соответственно возрастанием энтропии . Изменение энтропии в реакциях замещения одновалентных катионов цеолита А на двухвалентные свидетельствует, что значительная часть ионов кальция образует ионную связь с каркасом цеолита. В то же время ионы бария находятся, по-видимому, в полностью гидратированном состоянии и могут свободно перемещаться с молекулами воды внутри больших полостей, подобных полостям цеолита А.

Так, если в качестве катализаторов применены кислоты , требуется обычно более продолжительное время реакции, а выходы продуктов превращения очень малы . Основания являются более эффективными катализаторами , причем природа катиона не безразлична гидроокиси двухвалентных металлов несколько более эффективны в сравнимых концентрациях, чем едкий натр или едкое кали , что, вероятно, объясняется стабилизацией фенола за счет взаимодействия с двухвалентными ионами . Ион кальция оказывает более сильное действие , чем ион бария .

На цеолитах с обменными катионами лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, кальция, цинка, стронция и бария спектрально отмечена реакция окисления нафталина, развивающаяся в адсорбированной фазе с образованием анафтохинона. Показано, что начальной стадией окислительной реакции является образование комплекса с переносом заряда. В результате этих реакций можно осадить ион бария или любой катион, образующий нерастворимый сульфат. Используя водно-спиртовые смеси в качестве растворителя , можно методом гомогенного осаждения более четко разделить щелочноземельные элементы барий, стронций и кальций - чем при прямом добавлении раствора , содержащего сульфатион.

В такой же среде сульфатом аммония осаждаются только барий и стронций (Са), но совершенно не осаждается свинец. Реакцию можно применить для прямого отделения бария и стронция от остальных элементов . Аналогичным образом реагирует оксалат, наиболее пригодный для отделения кальция от остальных катионов тяжелых металлов.

Другие реакции имеют более широкий диапазон применения . Например, малорастворимая в воде хлораниловая кислота , растворы которой интенсивно поглощают свет в зеленой области спектра , образует осадки с такими катионами, как кальций, стронций, барий и цирконий. Уменьшение оптической плотности раствора при образовании осадков можно использовать для определения катионов . Этот реагент пригоден и для колориметрического определения анионов . Например, малорастворимый хлоранилат бария в присутствии следовых количеств сульфата переходит в нерастворимый в воде сульфат бария , а эквивалентное количество хлораниловой кислоты переходит в раствор. Содержание ее можно определить по увеличению светопоглоще ния раствора. Аналогично можно проводить анализ хлоридов и фторидов в растворе, используя хлоранилаты ртути или лантана.

В пробах раствора, оставшегося после отделения катионов бария , открывают катионы стронция (реакцией с гипсовой водой - насыщенным водным раствором сульфата кальция) и кальция.

Общие реакции катионов II аналитической группы . Г. Действие гидрофосфатов щелочных металлов и аммония (см. табл. 7). N32HP04, К2НРО4 или (NH4)2HP04 образуют с катионами второй аналитической группы белые осадки гидрофосфатов или фосфатов магния , марганца, бария, стронция, кальция, железа (II), алюминия и висмута желтые осадки железа (III) и зеленые - хрома

Специфическими реакциями удается обнаруживать только небольшое число ионов , находящихся в растворе вместе с другими ионами . Чаще всего обнаруживаемый вид ИОНОВ предварительно отделяют от мешающих ионов. Например, чтобы обнаружить катионы кальция в растворе, содержащем катионы бария и стронция, с помощью специфического реактива щавелевокислого аммония (ЫН4)2С204, надо вначале удалить из раствора барий и стронций, так как они со щавелевокислым аммонием образуют такие же по внешнему виду осадки, как и кальций.

Присутствие в твердом карбонате аммония примесей NH4H Oз и NH40 0NH2 может привести к неполному осаждению катионов кальция, стронция и бария, поскольку соответствующие им карбаматы и гидрокарбонаты растворимы в воде. Учитывая это обстоятельство, осаждение карбонатов следует вести при нагревании, однако не выше 80°С. При этой температуре действие вредных примесей устраняется, так как гидрокарбонат и карбамат аммония вновь превращаются в карбонат первый по реакции

Пользуясь сероводородом как осадителем, можно выделить в виде сульфидов металлов целую группу катионов , сходных по их реакциям с сероводородом. Поэтому сероводород называют групповым реагентом .

Групповыми реагентами являются также карбонат аммония, сульфид аммония , сульфид натрия .

Групповым называют такой реагент, который осаждает определенные ионы, не осаждая при этом других ионов, присутствующих в том же растворе, и наоборот, переводит в раствор определенные ионы , находящиеся в осадке, не затрагивая при этом других ионов осадка , например, карбонат аммония осаждает катионы кальция, стронция, бария, но не осаждает катионов щелочных металлов . Раствор сульфида натрия растворяет сульфиды мышьяка , сурьмы, олова, ртути и не растворяет сульфидов меди, кадмия, висмута, свинца . Эти особенности групповых реагентов наиболее полно использованы при разработке систематического хода анализа катионов по сероводородному методу анализа , в котором все катионы подразделяют на пять групп .

Успешная попытка систематизировать многочисленные аналитические реакции с участием соединений металлов по определенной логической схеме

---

Смотрите также файлы

• Задание 1 Правоведение Иркутск 2023 г. Задание 1.docx

• Презентация и продвижение проектов.pdf

• Отчёт по практической работе 22 Определять направления модификации программного продукта.docx

• проблемы теории доказательств.docx

• Курсовой проект по дисциплине Техническая механика.docx