Федеральноеагентство поздравоохранениюи социальномуразвитию Саратовскиймедицинскийколледж Росздрава
Контрольнаяработа
Наименованиеспециальности: Фармация
Учебнаядисциплина: Аналитическаяхимия
СтудентКенжибековаЗульфия Уралбаевна
Проверил
2009 год
Реферат
Биологическаяроль соединений, содержащихК+; Na+, их применениев фармации
Калий — одиниз важнейшихбиогенныхэлементов, постоянноприсутствующийво всех клеткахвсех организмов.Ионы калия К+участвуют вработе ионныхканалов и регуляциипроницаемостибиологическихмембран, в генерациии проведениинервного импульса, в регуляциидеятельностисердца и другихмышц, в различныхпроцессахобмена веществ.
Содержаниекалия в тканяхживотных ичеловека регулируетсястероиднымигормонаминадпочечников.В среднем организмчеловека (массатела 70 кг) содержитоколо 140 г калия.Поэтому длянормальнойжизнедеятельностис пищей в организмдолжно поступать2-3 г калия в сутки.Богаты калиемтакие продукты, как изюм, курага, горох и другие.
Применение: металлическийкалий — материалдля электродовв химическихисточникахтока. Сплавкалия с другимщелочнымметаллом — натрием(Na) находитприменениев качестветеплоносителяв ядерных реакторах.
В гораздобольших масштабах, чем металлическийкалий, находятприменениеего соединения.
Калий — важныйкомпонентминеральногопитания растений(на это уходитоколо 90% добываемыхсолей калия), он необходимим в значительныхколичествахдля нормальногоразвития, поэтомуширокое применениенаходят калийныеудобрения: хлорид калияКСl, нитрат калия, или калийнаяселитра, KNO3, поташ K2CO3 идругие соликалия.
В качествелекарственногосредства находитприменениеиодид калияKI.
Растворперманганатакалия КMnO4(«марганцовку»)используюткак антисептическоесредство.
Азот являетсяэлементом, необходимымдля существованияживотных ирастений, онвходит в составбелков(16-18% по массе), аминокислот, нуклеиновыхкислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобинаи др. В связи сэтим значительноеколичествосвязанногоазота содержитсяв живых организмах,«мёртвой органике»и дисперсномвеществе морейи океанов. Этоколичествооцениваетсяпримерно в1,9·1011 т. В результатепроцессовгниения и разложенияазотсодержащейорганики, приусловии благоприятныхфакторов окружающейсреды, могутобразоватьсяприродныезалежи полезныхископаемых, содержащиеазот, например,«чилийскаяселитра»(нитратнатрия спримесямидругих соединений), норвежская, индийскаяселитры.
Содержание
1.Теория растворимости
2.Классификациявеществ постепени диссоциации
3.Взаимосвязьводородногои гидроксильногопоказателя
4.Механизм буферногодействия (напримере аммиачногобуфера)
5.Меркурометрия.Роданометрия
Списоклитературы
1. Теориярастворимости
При растворениимолекулы илиионы веществараспределяютсяболее или менееравномерномежду молекуламирастворителя.Например, вкристаллическомхлориде натриясреднее расстояниемежду нонаминатрия и хлораравно 2,8 А. В 1 Мрастворе растворительразделяет ноныи поэтому ионынатрия и хлораудалены другот друга на 10А. На трудностьразделениятаких ионовуказываютвысокие температурыплавления(800°С) и кипения(1413°С) чистогохлорида натрия.
Работа, необходимаядля разделениядвух противоположнозаряженныхпластинок, привведении междуними веществауменьшаетсяна величину, которая называетсядиэлектрическойпроницаемостьюсреды.
Молекулыводы, находящиесямежду двумянонами (илизаряженнымипластинамиконденсатора), представляютсобой маленькиедиполи, ориентированныедруг к другуразноименнымизарядами («головак хвосту») так, что они частичнонейтрализуютионные зарядыи. таким образом, стабилизируютсистему. Поэтомуможно ожидать, что сольватирующаяспособностьи диэлектрическаяпроницаемостьбудут изменятьсяпараллельно.
В чистойводе молекулыориентированытаким образом, что их положительныецентры находятсярядом с отрицательными.Попытка растворенияв воде такогонеполярноговещества, какбензол, по существу, представляетсобой попыткуразделенияпротивоположныхзарядов в средес низкой диэлектрическойпроницаемостью.Полярный растворительдолжен легкорастворятьтолько полярныевещества, анеполярныйрастворитель- только неполярныевещества. Этосоответствуетправилу: «Подобноерастворяетсяв подобном».
Предельнаярастворимостьмногих веществв воде (или вдругих растворителях)представляетсобой постояннуювеличину, соответствующуюконцентрациинасыщенногораствора приданной температуре.Она являетсякачественнойхарактеристикойрастворимостии приводитсяв справочникахв граммах на100 г растворителя(при определённыхусловиях).
Растворимостьзависит отприроды растворяемоговещества ирастворителя, температурыи давления.
Природарастворяемоговещества.
Кристаллическиевеществаподразделяютсяна:
P — хорошорастворимые(более 1,0 г на 100 гводы);
M — малорастворимые(0,1 г — 1,0 г на 100 г воды);
Н — нерастворимые(менее 0,1 г на 100 гводы).
Природарастворителя.При образованиираствора связимежду частицамикаждого изкомпонентовзаменяютсясвязями междучастицамиразных компонентов.Чтобы новыесвязи моглиобразоваться, компонентыраствора должныиметь однотипныесвязи, т.е. бытьодной природы.Поэтому ионныевещества растворяютсяв полярныхрастворителяхи плохо в неполярных, а молекулярныевещества — наоборот.
Влияниетемпературы.Если растворениевещества являетсяэкзотермическимпроцессом, тос повышениемтемпературыего растворимостьуменьшается(Например, Ca (OH) 2в воде) и наоборот.Для большинствасолей характерноувеличениерастворимостипри нагревании.
Практическивсе газы растворяютсяс выделениемтепла. Растворимостьгазов в жидкостяхс повышениемтемпературыуменьшается, а с понижениемувеличивается.
Влияниедавления. Сповышениемдавлениярастворимостьгазов в жидкостяхувеличивается, а с понижениемуменьшается.
2. Классификациявеществ постепени диссоциации
Исходя изстепени диссоциациивсе электролитыделятся на двегруппы.
Сильныеэлектролиты- электролиты, степень диссоциациикоторых в растворахравна единице(то есть диссоциируютполностью) ине зависит отконцентрациираствора. Сюдаотносятсяподавляющеебольшинствосолей, щелочей, а также некоторыекислоты.
Слабыеэлектролиты- степень диссоциациименьше единицы(то есть диссоциируютне полностью)и уменьшаетсяс ростом концентрации.К ним относятводу, ряд кислот, основания p-,d-, и f-элементов.
Между этимидвумя группамичеткой границынет, одно и тоже веществоможет в одномрастворителепроявлятьсвойства сильногоэлектролита, а в другом — слабого.
Составьтеуравнениядиссоциациивеществ:
Ba (OH)2= BaOH+ + OH-
BaOH = Ba2++ OH-
NaH2PO4= Na++ H2PO4-
H2PO4 — = H++ HPO42-
HPO42- = H++ PO43-
3. Взаимосвязьводородногои гидроксильногопоказателя
В чистойводе при 25 °Cконцентрацииионов водорода([H+]) и гидроксид-ионов[OH-] одинаковыи составляют10-7 моль/л, этонапрямую следуетиз определенияионногопроизведенияводы, котороеравно [H+] · [OH-]и составляет10−14 мольІ/лІ(при 25 °C).
Когда концентрацииобоих видовионов в раствореодинаковы, говорят, чтораствор имеетнейтральнуюреакцию. Придобавлениик воде кислотыконцентрацияионов водородаувеличивается, а концентрациягидроксид-ионовсоответственноуменьшается, при добавленииоснования- наоборот, повышаетсясодержаниегидроксид-ионов, а концентрацияионов водородападает. Когда[H+] > [OH-] говорят, что растворявляется кислым, а при [OH-] > [H+] — щелочным.
Для удобствапредставления, чтобы избавитьсяот отрицательногопоказателястепени, вместоконцентрацийионов водородапользуютсяих десятичнымлогарифмом, взятым с обратнымзнаком, которыйсобственнои являетсяводороднымпоказателем- pH):
pH = — lg[H+]
Несколькоменьшее распространениеполучила обратнаяpH величина — показательосновностираствора, pOH, равнаяотрицательномудесятичномулогарифмуконцентрациив раствореионов OH−:
pOH = — lg[OH-]
как в любомводном растворепри 22 °C [H +] [OH −]= 1,0Ч10 −14, очевидно, что при этойтемпературе:
pOH = 14 – pH
Какаяреакция средыпри гидролизесоли, образованнойсильной кислотойи слабым основанием.Приведитепример, напишитеуравнениегидролиза. Всоли, образованнойслабым основаниеми сильной кислотой(FeCl2, NH4Cl, Al2 (SO4)3, MgSO4) гидролизуподвергаетсякатион:
FeCl2+ HOH =>Fe (OH) Cl + HCl,
Fe2++ 2Cl — +H+ +OH — =>FeOH++ 2Cl — +Н+
В результатегидролизаобразуетсяслабый электролит, ион H и другиеионы. рН раствора
4. Механизмбуферногодействия (напримере аммиачногобуфера)
Механизмдействия буфернойсистемы рассмотримна примереаммиачнойбуферной системы:NН4ОН (NН3 х Н2О)+ NН4С1.
Гидроксидаммония — слабыйэлектролит, в растворечастично диссоциируетна ионы:
NН4ОН NН4++ ОН-
При добавлениик растворугидроксидааммония хлоридааммония, солькак сильныйэлектролитпрактическиполностьюдиссоциируетна ионы NН4С1→ NН4+ + С1 — иподавляетдиссоциациюоснования, равновесиекоторого смещаетсяв сторону обратнойреакции. ПоэтомуС (NН4ОН) ≈ С(основания); аС (NН4+) ≈ С (соли).
Если в буферномрастворе С(NН4ОН) = С (NН4С1), то рН = 14 — рКосн.= 14 + lg 1,8.10-5 = 9,25.
Способностьбуферных смесейподдерживатьпрактическипостоянноезначение рНраствора основанана том, что входящиев них компонентысвязывают ионыН+ и ОН-, вводимыев раствор илиобразующиесяв результатереакции, протекающейв этом растворе.При добавлениик аммиачнойбуферной смесисильной кислоты, ионы Н+ будутсвязыватьсямолекуламиаммиака илигидроксидааммония, а неувеличиватьконцентрациюионов Н+ и уменьшатьрН раствора.
При добавлениищелочи ионыОН — будут связыватьионы NН4 +, образуяпри этоммалодиссоциированноесоединение, а не увеличиватьрН раствора.
Буферноедействиепрекращается, как только однаиз составныхчастей буферногораствора (сопряженноеоснование илисопряженнаякислота) полностьюизрасходуется.
Для количественнойхарактеристикиспособностибуферногорастворапротивостоятьвлиянию сильныхкислот и основанийиспользуетсявеличина, называемаябуферной емкостью.По мере увеличенияконцентрациибуферногораствора возрастаетего способностьсопротивлятьсяизменению рНпри добавлениикислот илищелочей.
Свойстворастворовсохранятьзначение рНв определенныхпределах придобавлениинебольшихколичествкислоты илищелочи называетсябуферным действием.Растворы, обладающиебуферным действием, называютсябуфернымисмесями.
Для случаятитрования: щавелеваякислота и гидроксидкалия, изобразитекривую титрования, укажите случайтитрования, скачок титрования, точку эквивалентности, используемыеиндикаторы
/>/>
Скачоктитрования:pH = 4-10. Максимальнаяошибка в% — меньше0.4.
Индикаторы- тимолфталеин, фенолфталеин.
Восстановитель, какие элементыпериодическойсистемы элементовмогут бытьвосстановителямии почему?
Восстановитель- это вещество, которое в ходереакции отдаетэлектроны, т.е.окисляется.
Восстановителямимогут бытьнейтральныеатомы, отрицательнозаряженныеионы неметаллов, положительнозаряженныеионы металловв низшей степениокисления, сложные ионыи молекулы, содержащиеатомы в состояниипромежуточнойстепени окисления.
Нейтральныеатомы. Типичнымивосстановителямиявляются атомы, на внешнемэнергетическомуровне которыхимеется от 1 до3 электронов.К этой группевосстановителейотносятсяметаллы, т.е.s-, d — и f-элементы.Восстановительныесвойства проявляюти неметаллы, например водороди углерод. Вхимическихреакциях ониотдают электроны.
Сильнымивосстановителямиявляются атомыс малым потенциаломионизации. Кним относятсяатомы элементовдвух первыхглавных подгрупппериодическойсистемы элементовД.И. Менделеева(щелочные ищелочноземельныеметаллы), а такжеАl, Fe и др.
В главныхподгруппахпериодическойсистемы восстановительнаяспособностьнейтральныхатомов растетс увеличениемрадиуса атомов.Так, например, в ряду Li — Fr болееслабым восстановителембудет Li, а сильным- Fr, который вообщеявляется самымсильным восстановителемиз всех элементовпериодическойсистемы.
Отрицательнозаряженныеионы неметаллов.Отрицательнозаряженныеионы образуютсяприсоединениемк нейтральномуатому неметаллаодного илинесколькоэлектронов:
Так, например, нейтральныеатомы серы, йода, имеющиена внешнихуровнях 6 и 7электронов, могут присоединитьсоответственно2 и 1 электрони превратитьсяв отрицательнозаряженныеионы.
Отрицательнозаряженныеионы являютсясильнымивосстановителями, так как онимогут присоответствующихусловиях отдаватьне только слабоудерживаемыеизбыточныеэлектроны, нои электронысо своего внешнегоуровня. Приэтом, чем болееактивен неметаллкак окислитель, тем слабее еговосстановительнаяспособностьв состоянииотрицательногоиона. И наоборот, чем менее активеннеметалл какокислитель, тем активнееон в состоянииотрицательногоиона как восстановитель.
Восстановительнаяспособностьотрицательнозаряженныхионов при одинаковойвеличине зарядарастет с увеличениемрадиуса атома.Поэтому, например, в группе галогеновион йода обладаетбольшей восстановительнойспособностью, чем ионы бромаи хлора, a фтор- восстановительныхсвойств совсемне проявляет.
Положительнозаряженныеионы металловв низшей степениокисления. Ионыметаллов внизшей степениокисленияобразуютсяиз нейтральныхатомов в результатеотдачи толькочасти электроновс внешней оболочки.Так, например, атомы олова, хрома, железа, меди и церия, вступая вовзаимодействиес другими веществами, вначале могутотдать минимальноечисло электронов.
Ионы металловв низшей степениокисления могутпроявлятьвосстановительныесвойства, еслиу них возможнысостояния сболее высокойстепенью окисления.
В уравненииОВР расставьтекоэффициентыметодом электронногобаланса. Укажитеокислительи восстановитель.
K2Cr2O7+ 6FeSO4 + 7H2SO4= K2SO4+ Cr2 (SO4)3 + 3Fe2 (SO4)3 + 7H2O
1 Cr2+6+3е x 2 Cr2+3окислитель
6 Fe +2 — 1еFe+3 восстановитель
2KMnO4+ 5H2S+ 3H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4 + 5S + 8H2O
2 Mn+7 + 5еMn+2 окислитель
5 S-2 — 2еS0восстановитель
5. Меркурометрия.Роданометрия
Для титриметрическогоопределениягалогенидовприменяютмеркурометрию- метод, основанныйна образованиималорастворимыхсолей с ионамиHg (I).
Титрант-водныйраствор Hg2(NO3) 2. Конечнуюточку титрованияустанавливаютпо исчезновениюкрасной окраскипри добавленииFe (SCN) 3 или пообразованиюсине-фиолетовогоосадка с дифенилкарбазоном.Индикаторырекомендуетсявводить какможно ближек концу титрования.Метод позволяетопределятьионы Сl — в присут.восстановителей(S2-, SO2-3) и окислителей(МnО4-, Сr2О7-).
Меркурометриядает возможностьпрямого определенияанионов в кислойсреде (0,2-5 М HNO3), в мутных и окрашенныхрастворах; однако токсичностьсолей Hg являетсясерьезнымнедостаткомметодов.
Роданометрическойтитрованиеосновано наосаждении ионовAg+ тиоцианатами:
Ag+ + SCN — = AgSCN
Для определениянеобходимраствор NH4SCN(или KSCN). ОпределяютAg+ прямым титрованиемрастворомтиоцианата.
Тиоцианатометрическоеопределениегалогеноввыполняют потак называемомуметоду Фольгарда: к жидкости, содержащейС1-, приливаютизбыток титрованногораствора нитратасеребра. Затемостаток AgNO3обратно оттитровываютрастворомтиоцианатаи вычисляютрезультат.
Индикаторметода Фольгарда- насыщенныйраствор NH4Fe(SO4) 2 — 12H2O. Покав титруемойжидкости имеютсяионы Ag+, прибавляемыеанионы SCN — связываютсяс выделениемосадка AgSCN, но невзаимодействуютс ионами Fe3+.Однако послеточки эквивалентностималейший избытокNH4SCN (или KSCN) вызываетобразованиекроваво-красныхионов [Fe (SCN)] 2+ и[Fe (SCN) 2] +. Благодаряэтому удаетсяопределитьэквивалентнуюточку.
Присутствиекислот не мешаеттитрованиюпо методу Фольгардаи даже способствуетполучению болееточных результатов, так как кислаясреда подавляетгидролиз солижелеза. Методпозволяетопределятьион С1 — не тольков щелочах, нои в кислотах.Определениюне мешает присутствиеВа2+, Рb2+,Bi3+ и некоторыхдругих ионов.Однако еслив анализируемомрастворе имеютсяокислителиили соли ртути, то применениеметода Фольгардастановитсяневозможным: окислителиразрушают ионSCN-, а катион ртутиосаждает его.
Щелочнойисследуемыйраствор нейтрализуютперед титрованиемазотной кислотой, иначе ионыFe3+, входящиев состав индикатора, дадут осадокгидроксидажелеза (III).
Напишитереакцию, диссоциациюкомплекса, выражение кнестойкости.
H2S+ 2 [Ag (NH3)2] Cl= Ag2S+ 2NH4Cl+ 2NH3
[Ag (NH3)2] Cl= [Ag (NH3)2] ++ Cl-
[Ag (NH3)2] += Ag++ 2NH3
Kнест.= [Ag+] [NH3]2/[[Ag (NH3)2] +]
Какие частицымогут бытьлигандами? Приведитепримеры.
Лиганды- некотороечисло противоположнозаряженныхатомов илиэлектронейтральныхчастиц вокругкомплексообразователя.
Лигандамимогут быть:
ионыгалогенов,CN-,SCN-,NO2-,OH-,SO42-,CO32- и др.;
нейтральныемолекулы: H2O,NH3, N2H4,C2H5Nи др.
Ответ натестовые задания.
1 — В 49 — В
10 — В 57 — А
20 — Б 59 — Б, Г
28 — Б 69 — Б
38 — В 77 — В
Решениезадач.
Какие массысульфата натрияи воды необходимовзять дляприготовления3 кг растворас массовойдолей 20%. Какприготовитьданный раствор?
Дано:
Решение:
M раствора = 3000 г
ω = 20%
Найти:
mводы — ?
mNa2SO4 — ?
ω = mвещества /mраствора x 100%
1) Находим массу натрия сульфата:
m = ω x mраствора /100
m = 20 х 3000/100 = 600 г (натрия сульфата)
2) Находим массу растворителя (воды):
m = mраствора — mвещества
m воды = 3000- 600 = 2400г (воды)
3) Переведем массу растворителя в объем:
Так как плотность воды = 1г/мл, значит
ρ = m/V, V = m/ ρ
V = 2400/1 = 2400 мл (воды)
Ответ:
Чтобы приготовить раствор по вышеуказанному условию необходимо:
взвесить на аналитических весах 300 г натрия сульфата;
количественно верно (или без потерь) перенести в колбу нужного объема;
добавить в колбу отмеренный цилиндром 2400 мл воды;
все перемешать.
Какприготовить50 г 0,5% раствораKMnO4 разбавлением1,55%, плотностью1,02 г/мл?
Дано:
Решение:
mраствора = 50 г
ω = 0,5%
ω1 = 1,55%
ρ1 = 1,02г/мл
Найти:
mводы — ?
mMgSO4 — ?
ω = mвещества /mраствора x 100%
1) Находим массу растворенного вещества:
m = ω x mраствора /100
m = 0,5 x 50/100 = 0,25г (калия перманганата)
2) Находим объем 1,55% раствора, необходимого для получения 0,5% раствора:
ω = mвещества x 100/Vраствора x ρ
V = m x 100/ ω x ρ
V = 0,25 х 100/1,55 х 1,02 = 15,8 мл
3) Переводим в граммы:
ρ = m/V, m = V x ρ
m = 15,8 х 1,02 = 16,1 г
4) Находим массу воды:
m = mраствора — mвещества
m = 50 — 16,1 = 33,9 г (воды)
5) Переведем массу растворителя в объем:
Так как плотность воды = 1г/мл, значит
ρ = m/V, V = m/ ρ
V = 33,9/1 = 33,9 мл (воды)
Ответ:
Чтобы приготовить раствор по вышеуказанному условию необходимо:
отмерить 15,8 мл 1,55% раствора калия перманганата;
количественно верно (или без потерь) перенести в колбу нужного объема;
добавить в колбу отмеренный цилиндром 33,9 мл воды;
все перемешать.
Какприготовить250 мл 0,03 N раствораNaNO2 разбавлением2 N раствора.
Дано:
Решение:
V = 250 мл
Сm= 0,03N
Cn = 2N
Найти:
mводы — ?
m NaNO2 — ?
1) Находим объем 2 N раствора для приготовления 0,03N раствора:
V1/V2 = N2/N1
250/x = 2/0,03
X = 250 x 0,03/2 = 3,75 мл
2) Находим объем воды для разбавления:
250 мл — 3,75 мл = 246,25 мл
Ответ: Чтобы приготовить раствор по вышеуказанному условию необходимо:
отмерить 3,75 мл 2 N раствора натрия нитрита;
количественно верно (или без потерь) перенести в колбу нужного объема;
добавить в колбу отмеренный цилиндром 246,25 мл воды;
все перемешать.
РассчитайтеpOH раствора, если -lg [H] = 8 x10-4.
Дано:
Решение:
-lg [H] = 8 x 10-4
Найти:
pOH — ?
pOH = 14 — pH
pH = — lg [H+]
pH = — lg 8 x 10-4 = 2,09
pOH = 14 — 2,09 = 11,91
Ответ: pOH раствора 11,91.
Какизменится pHацетатногобуфера, состоящегоиз 100 мл 0,01Nраствора CH3COOHи 50 мл 0,01 N раствораCH3COONa, если:
1) к немуприлили 25 мл0,01 N NaOH;
2) разбавитьбуфер в 2 раза;
рК (CH3COOH)= 4,7
Дано:
Решение:
C (CH3COOH) = 0,01 N
C (CH3COONa) = 0,01N
pK (CH3COOH) = 4,7
V (CH3COOH) = 100 мл
V (CH3COONa) = 50 мл
Найти:
pH — ?
1) Находим pH:
К = [NH4+] [OH-] / [NH4OH]
C (CH3COOH) = Cкислоты
C (CH3COONa) = С соли
[H-] = K + [кислоты] / [соли]
pH = 4,7 + lg 0,01/0,005 = 4,7 + lg 2 = 4,7 + 0,3 = 5
если к данному раствору прилить 25 мл 0,01N NaOH:
pH = 4,7 + lg 0,01/0,01 = 4,7
если разбавить буфер в 2 раза, то:
pH = 4,7 + lg 0,02/0,005 = 4,7 + lg 0,005 = 4,7 — 0,6 = 4,1
Ответ: при прибавлении 25 мл,0, 01N раствора NaOH и разбавлении в 2 раза рН данного буфера уменьшиться.
Списоклитературы
В.Д. Пономарев «Аналитическая химия» — М.: Медицина, 1982.
К.А. Селезнев «Аналитическая химия» — М. Высшая школа. 1966.
А.П. Крешков, А.А. Ярославцев «Курс аналитической химии» — М. Химия. 1982.
Зубович И.А. Неорганическая химия: Учебник для технол. спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1989.
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1981.
Зайцев О.С. Задачи, упражнения и вопросы по химии — М.: Химия, 1996