Дата «___»_______ Лекция № 6.

Тема: Катионы III аналитической группы. Катионы IV аналитической группы.

ПЛАН:

1 Свойства катионов бария, кальция. Общая характеристика. Групповой реактив. Его действие. Реактивы. Значение соединений катионов III группы в медицине. Понятие о произведении растворимости. Условия осаждения и растворения малорастворимых соединений в соответствии с величинами ПР.

2 Свойства катионов алюминия, цинка. Общая характеристика. Значение и применение гидролиза и амфотерности в открытии и отделении катионов IV группы. Групповой реактив. Реактивы. Применение соединений в медицине.
1 Свойства катионов бария, кальция. Общая характеристика. Групповой реактив. Его действие. Реактивы. Значение соединений катионов III группы в медицине.

Катионы кальция, стронция и бария являются простыми катионами s-элементов II А группы периодической таблицы Д. И. Менделеева.

Характеристика III аналитической группы:

• 
  Катионы Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ бесцветны.
  
• 
  Групповым реактивом катионов этой группы является разбавленная серная кислота H₂SO₄. Для полноты осаждения к раствору прибавляют этанол.
  
• 
  При взаимодействии катионов III аналитической группы с сульфат - ионом в растворах образуются белые кристаллические осадки: Cа²⁺ + SО₄^2- → CaSO₄↓
  

Ba²⁺ + SО₄^2- → BaSO₄↓

Sr²⁺ + SО₄^2- → SrSO₄↓

• 
  Наименьшую растворимость имеет сульфат бария. Благодаря высокой растворимости в воде сульфат кальция образует насыщенный раствор (гипсовая вода), который может служить реактивом на катионы стронция и бария.
  

CaSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + CaCl₂

CaSО₄ + SrCl₂ → SrSO₄↓ + CaCl₂

Насыщенный раствор сульфата стронция соответственно является реактивом на катионы бария.

SrSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + SrCl₂

• 
  С целью улучшения растворимости сульфаты переводят в карбонаты:
  

---

BaSO₄ + Na₂CO₃ → BaCO₃↓ + Na₂SO₄

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

SrSO₄ + Na₂CO₃ → SrCO₃↓ + Na₂SO₄

При этом образуются осадки карбонатов, растворимые в кислотах:

BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + H₂O + CO₂↑

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

SrCO₃ + 2HCl → SrCl₂ + H₂O + CO₂↑

• 
  Для обнаружения этих ионов используют реакции обмена (осаждения), а в предварительном анализе – пробы окрашивания пламени.
  
• 
  Окрашивание пламени:
  

Ионы кальция (Сa²⁺) Ионы стронция (Sr²⁺) Ионы бария (Ba²⁺)

• 
  Кирпично – красное карминово – красное желто- зеленое
  

Таблица 1

Продукты реакции катионов третьей аналитической группы

Реактив	Катион
	Сa2+	Sr2+	Ba2+
H2SO4 Кислота серная	СaSO4, белый ↓, Р в (NH4)2SO4	SrSO4, белый ↓, Р в конц H2SO4	BaSO4, белый ↓, Р в конц. H2SO4
K2CrO4 Калия хромат	-	SrCrO4, желтый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH	BaCrO4, желтый ↓, Р в HCl, HNO3, не растворим в CH3COOH
K2Cr2O7 Калия дихромат	-	-	BaCrO4, желтый ↓, растворимый в HCl, HNO3
(NH4)2C2O4 Аммония оксалат	CaC2O4, белый ↓, Р в HCl, HNO3	SrC2O4, белый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH	BaC2O4, белый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH
(NH4)2CO3 Аммония карбонат	CaCO3, белый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH	SrCO3, белый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH	BaCO3, белый ↓, Р в HCl, HNO3, CH3COOH
CaSO4 * 2H2O Гипсовая вода		SrSO4, белый ↓	BaSO4, белый ↓
K4[Fe(CN)6] Калия гексацианоферрат (II)	CaK2[Fe(CN)6], белый ↓, Р в HCl, HNO3		BaK2[Fe(CN)6], белый ↓, Р в HCl, HNO3

---

Применение в медицине и значение для организма катионов III аналитической группы:

катион	Применение в медицине и значение для организма
Ca2+	Биологическая роль.Ионы Са2+ принимают участие в формировании костной ткани (кальция фосфат), процессе свертывания крови (кальция гепаринат) и поддержании стабильной сердечной деятельности.
	Применение в медицине. Фармакопейным препаратом с широким спектром действия является кальция хлорид. Кальция карбонат (Аддитива кальций, Калькохель, Кальций - Д3 Никомед, Флюокальцик) оказывает антацидное и кальцийсберегающее действие. Органические соли кальция – глюконат, глицерофосфат, аденозинтрифосфат, пантотенат, пангамат применяются как общеукрепляющие средства. Кальциевые соли аминокислот (глютаминат, Кетостерил) корректируют белковый обмен. Широко в травматологической и стоматологической практике исп. гипс.
Ba2+	Биологическая роль. Соединения Бария в малых дозах стимулируют деятельность костного мозга, но в больших дозах ионы Ва2+ токсичны. При заболеваниях пищеварительной системы, некоторых сердечнососудистых заболеваниях количество бария в организме человека уменьшается. Установлено также, что даже в ничтожно малых количествах он заметно влияет на состояние гладкой мускулатуры - не зря при отравлениях барием отмечаются мышечные спазмы и сильная мышечная слабость.
	Применение в медицине.Среди препаратов содержащих Ва2+ известны: Коэнзим композитум, Циннабсин (бария хлорат), Эскулюс композитум (бария иодат), бария сульфат используется как рентгеноконтрастное вещество.
Sr2+	Биологическая роль. Стронций – элемент, обмен которого связан с обменом кальция. В организме человека стронций в количествах до 3-4 мг в сутки предотвращает развитие кариеса и остеопороза. Особенно опасен для организма радиоактивный 90Sr, который при попадании в состав костной ткани способен влиять на костный мозг и нарушать кроветворные процессы.
	Применение в медицине.Соединения стронция в виду ядовитости широкого применения не получили, но некоторые из них используются при лечении кожных заболеваний, рахита, как мочегонное средство. Стронция хлорид (89Sr) используют для лечения болезненных метастазов в костях при раке простаты и молочной железы.

---

Схема систематического анализа смеси катионов III аналитической группы:

Анализируемый раствор, содержащий Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, обрабатывают 2М раствором кислоты серной. Осадок: CaSO₄, BaSO₄, SrSO₄; обработка насыщенным раствором натрия карбоната, кислотой уксусной, приливают натрия ацетат, калия дихромат; центрифугируют. Образуется осадок: BaCrO₄. Центрифугат содержит: Ca²⁺, Sr²⁺. Приливают (NH₄)₂CO₃; Осадок: МеСО₃ растворяют в уксусной кислоте. Из отдельной порции открывают Sr²⁺ гипсовой водой. К раствору ацетатов стронция и кальция приливают (NH₄)₂SO₄; центрифугируют. Осадок стронция сульфата отбрасывают. В центрифугате открывают Ca²⁺ раствором (NH₄)₂C₂O₄ или раствором K₄[Fe(CN)₆].
2 Свойства катионов алюминия, цинка. Общая характеристика. Значение и применение гидролиза и амфотерности в открытии и отделении катионов IV группы. Групповой реактив. Реактивы. Применение соединений в медицине.
В состав четвертой аналитической группы входят катионы р-элементов главных подгрупп III; IV; V групп (Al³⁺; Sn²⁺; Sn⁴⁺; As (III); As (V)) и d-элементов побочных подгрупп II и VI групп (Zn²⁺ и Cr³⁺) ПС. Большинство из перечисленных катионов (за искл. мышьяка (III) и мышьяка (V)) образуют в щелочных растворах осадки гидроксидов, которые растворяются в избытке щёлочи с образованием гидроксокомплексов.

Характеристика IV аналитической группы:

• 
  К четвертой аналитической группе относятся Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Sn²⁺; Sn⁴⁺; As (III), As (V).
  
• 
  Ионы Al³⁺, Zn²⁺ бесцветны, соединения Cr³⁺ окрашены в зеленый или фиолетовый цвет.
  
• 
  Групповым реактивом является NaOH в избытке.
  

Oсадки гидроксидов проявляют амфотерные свойства и растворяются в избытке щелочи, образуя соли соответствующих кислот:

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Cr(OH)₃ + Na(OH) → NaCrO₂ + 2H₂O

Sn(OH)₂

---

+ 2NaOH → Na₂SnO₂ + 2H₂O

Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + 2H₂O

H₂[Sn(OH)₆] + 2KOH → K₂[Sn(OH)₆] + 2H₂O

При растворении гидроксидов в кислотах образуются соли катионов IV.

• 
  Ионы Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺ обладают способностью к комплексообразованию.
  
• 
  Для соединений хрома и мышьяка характерна склонность к окислительно-восстановительным реакциям, что используется при анализе.
  

М ышьяк (III) и мышьяк (V) обычно открывают в виде арсенит- (AsO₂^-; AsO₃^3-) и арсенат-ионов (AsO₄^3-) соответственно, поэтому свойства данных анионов рассматривают в качественных реакциях анионов.

Таблица 2

Продукты реакции катионов четвертой аналитической группы.

Реактив	Катион
	Al3+	Cr3+	Zn2+	Sn (II)
NaOH Натрия гидроксид	Al(OH)3, белый ↓, Р в NaOH	Cr(OH)3 серо – зел. ↓, Р в NaOH	Zn(OH)2, белый ↓, Р в NaOH	Sn(OH)2, белый ↓, Р в NaOH
NaOHизб. Натрия гидроксид	Na3[Al(OH)6] бесцветный раствор	Na3[Cr(OH)6] зеленый осадок	Na2[Zn(OH)4] бесцветный раствор	Na2[Sn(OH)4] бесцветный раствор
NH4OH Аммония гидроксид	Al(OH)3, белый ↓	Cr(OH)3 серо – зел. ↓, Р в NH4OH	[Zn(NH3)4]2+ раствор	Sn(OH)2, белый ↓
Co(NO3)2 Кобальта нитрат	Co(AlO2)2, синий цвет	-	CoZnO2 зеленый цвет	-
(NH4)2S Аммония сульфид	Al(OH)3 белый ↓	Cr(OH)3 серо – зеленый ↓	ZnS, белый ↓	SnS темно – коричн. ↓
Na2CO3 Натрия карбонат	Al(OH)3 белый ↓	Cr(OH)3 серо – зеленый ↓	(ZnOH)2CO3 белый ↓	Sn(OH)2 белый ↓

---

Смотрите также файлы

• Занятие Задания 1, 35,78 Основы философии (нспк).docx

• 4A тарауы айта ркендеу.docx

• Содержание Введение 3 Описание бизнес модели организации и ее краткая характеристика 5.docx

• Ергин Д. Добыча. Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть.docx

• Совершенствование механизмов общественного участия в решении вопросов местного самоуправления.pdf