Внутренний распорядок и безопасные методы работы в лаборатории

     г) при  работе с ядовитыми и легко воспламеняющимися веществами?

2. Как оказать первую помощь:

а) при попадании на кожу кислот, концентрированных растворов  щелочей;

б) при ожогах;

в) при отравлениях  хлором, бромом, оксидами азота?

3. Предмет аналитической химии, ее цели и задачи. Значение аналитической химии  как науки.
4. Определение понятий: качественный, количественный анализы;элементный, функциональный, молекулярный, фазовый анализ вещества; дробный, систематический анализы смеси ионов, макро-, полумикро-, микро-, субмикро-, ультрамикро-анализы.
5. Способы выполнения химических реакций ’’мокрым’’ и ’’сухим’’ путем. Понятие о контрольной пробе, холостом опыте.
6. Аналитические реакции, их классификации. Чувствительность аналитической реакции, параметры чувствительности. Общие, характерные, групповые, специфические, селективные реагенты. Примеры.
7. Классификация катионов. Принцип распределения катионов по группам.
8. Групповые реагенты, используемые в анализе на основе кислотно-основной классификации катионов. Катионы первой аналитической группы.
9. Условия выполнения  аналитических реакций.
10. Предел обнаружения, предельное разбавление, минимальная концентрация, открываемый минимум, показатель чувствительности как основные характеристики чувствительности аналитических реакций. Формулы для их вычисления.
11. Способы повышения чувствительности аналитических реакций.
12. Общая характеристика катионов первой аналитической группы на основе  положения соответствующих элементов в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Почему ион аммония рассматривают с группой s-элементов?
13. Перечислите реакции, применяемые для обнаружения катионов лития, натрия, калия, аммония. Напишите уравнения реакций.
14. Назовите по международной номенклатуре комплексные соединения, применяемые в качестве реагентов на катионы первой аналитической группы.
15. Объясните, почему в щелочной среде невозможно обнаружить ион калия с помощью гексанитро-кобальтата (III)  натрия. Напишите уравнения реакций.
16. Перечислите условия, необходимые для обнаружения иона натрия с помощью гексагидроксоантимоната (V) калия. Объясните, почему выполнение этой реакции недопустимо в кислой, щелочной среде. Приведите соответствующие уравнения реакций.
17. Обнаружению каких катионов первой аналитической группы мешает ион аммония.
18. Напишите уравнения реакций термодинамического разложения хлорида и карбоната аммония.
19. Какие катионы первой аналитической группы окрашивают пламя газовой горелки? Укажите окраску пламени.
20. Приведите примеры соединений катионов первой аналитической группы, используемых в качестве лекарственных средств.  

 

7. План работы  студента на предстоящем занятии:

 

1. Контроль исходного уровня знаний по курсу общей и неорганической химии.
2. Знакомство с содержанием и основными задачами практикума по качественному анализу.
3. Лабораторная работа по выполнению характерных реакций катионов первой аналитической группы.
4. Оформление лабораторного журнала, составление сводной таблицы характерных реакций катионов первой аналитической группы.
5. УИРС - Анализ смеси катионов первой аналитической группы.

 

Примечание:

     Результаты  всех проделанных реакций в виде химических уравнений необходимо фиксировать в лабораторном журнале, отмечать внешний эффект реакций (цвет образовавшегося продукта реакции, структуру осадка и др.).

 

Форма ведения лабораторного  журнала

 

Катион	Уравнение реакции	Условия протекания реакции	Эффект реакции	Свойства продуктов  реакции	Мешающие ионы
1	2	3	4	5	6

              

 

Характерные реакции  катионов первой аналитической группы.

 

Катион Li⁺

 

1. Проба на окрашивание пламени.

      На предварительно  обработанной концентрированной HCl и прокаленной платиновой (или хромовой) петле вносят в пламя несколько крупинок LiCl. Бесцветное пламя горелки окрашивается в карминово-красный цвет. Если пламя окрашивается в желтый цвет (следы Na⁺), его рассматривают через синее стекло.

 

2. Действие гидрофосфата натрия.

В две пробирки помещают по 3-4 капли раствора LiCl, в одну из них приливают 5-6 капель раствора NH₃ и 3-4 капли этилового спирта. Затем в обе пробирки прибавляют по 3-4 капли раствора Na₂HPO₄. Сравнивают объём образовавшегося белого кристаллического осадка Li₃PO₄ в обеих пробирках. Реакцию проводят в нейтральной или слабощелочной среде, используют неводный растворитель. Если присутствуют мешающие катионы s^2-, p- и d-элементов, их удаляют в виде карбонатов, обрабатывая раствором Na₂CO₃, сравнительно хорошо растворимого в воде.

 

3LiCl + Na₂HPO₄à Li₃PO₄¯ + 2NaCl + НCl

3Li⁺ + HPO₄^2- à Li₃PO₄¯ + H⁺

     Растворимость осадка в кислотах и растворах солей аммония подтверждает соответствие его составу фосфата лития.

 

3. Действие карбонатов щелочных металлов.

     В пробирку помещают 2-3 капли раствора LiCl и 4-5 капель раствора Na₂CO₃. При выполнении реакции следует учитывать возможность образования белого кристаллического осадка в нейтральной или слабощелочной средах. 

 

2LiCl + Na₂CO₃^2- à Li₂CO₃ + 2NaCl

2Li⁺ + CO₃^2- à Li₂CO₃ ¯

    

   Осадок имеет высокую растворимость в воде, поэтому осаждение проводят, используя концентрированные растворы солей лития и карбонатов калия и натрия. Проведению реакции мешают катионы s²-, d- и p-элементов, образующие осадки карбонатов. Растворимость осадка в кислотах подтверждает соответствие его составу карбоната лития.

 

4. Действие фторидов аммония и фторидов щелочных металлов.

     В пробирку помещают 2-3 капли раствора LiCl, 1 каплю концентрированного раствора NH₃ и 3-4 капли раствора NH₄F. Реакцию проводят в нейтральной или слабощелочной средах. Выпадает белый осадок фторида лития.

 

LiCl + NH₄F à LiF ¯+ NH₄Cl

Li⁺ + F^- à LiF ¯

 

Осадок малорастворим  в воде. Обнаружению мешают катионы Ca²⁺, Sr²⁺, Cu²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Pb²⁺.Их предварительно удаляют в виде сульфатов и карбонатов.

Растворимость осадка фторида  лития в кислотах (соляной и  уксусной) подтверждает соответствие его предполагаемому составу.

5. Действие 8-оксихинолина.

      Несколько  кристалликов LiCl растворяют в 3-5 каплях этилового спирта, добавляют 20-25 капель раствора 8-оксихинолина и 3-5 капель КОН. Полученный раствор разбавляют этиловым спиртом и наблюдают ярко-голубую флюоресценцию раствора или флюоресценцию пятна на фильтровальной бумаге. Если присутствует мешающий Mg²⁺, его маскируют добавлением NaF или ЭДТА.

 

 

 

 

 

6.Действие  феррипериодата калия.

      К 2-3 каплям раствора LiCl добавляют 2-3 капли раствора K₂[FeIO₆]. Смесь перемешивают и слегка подогревают (не выше 50^О С). Реакцию проводят с реагентом в присутствии избытка NaCl и в слабощелочной среде (pH~9). В присутствии ионов лития образуется бледно- желтый осадок феррипериодата лития.

 

K₂[FeIO₆] + LiCl à LiK[FeIO₆] ¯ +KCl

K₂[FeIO₆] + Li⁺ à LiK[FeIO₆] ¯ +K⁺

     Реакции  мешают соли NH₄⁺ (их удаляют прокаливанием), большие концентрации Na⁺ и катионов s²-, d-элементов, которые осаждают действием 8-оксихинолина в присутствии KOH.

                                               Катион Na⁺

 

1. Проба на окрашивание пламени (фармакопейная).

      В пламя  вносят несколько кристалликов NaCl и наблюдают окраску в течение 10-15 с. Пламя газовой горелки окрашивается солями натрия в желтый цвет.

2. Действие гексагидроксоантимоната (V) калия.

        В пробирку помещают 3-4 капли раствора NaCl и 2-3 капли раствора K[Sb(OH)₆]. Смесь выдерживают несколько минут, а для ускорения реакции пробирку с содержимым охлаждают и потирают её внутренние стенки стеклянной палочкой. Реакцию проводят в нейтральной среде. Наблюдают выпадение кристаллического (не аморфного) осадка Na[Sb(OH)₆].

 

NaCl + K[Sb(OH)₆] à Na[Sb(OH)₆] ¯ + KCl

Na⁺ + [Sb(OH)₆]^- à Na[Sb(OH)₆] ¯

 

При несоблюдении оптимального значения pH среды возможно образование белого аморфного осадка в отсутствии ионов натрия в растворе. Осадок гексагидроксоантимоната (V) натрия растворим в кислотах, щелочах и при нагревании.

Реакции мешают NH₄⁺ ионы.

3. Действие цинкуранилацетата (фармакопейная).

       На  предметное стекло помещают 1 каплю  раствора NaCl и рядом одну каплю раствора Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈.Осторожно смешивают капли стеклянной палочкой с заостренным концом и через 2-3 мин рассматривают под микроскопом форму образовавшихся кристаллов NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉ ^. 9H₂O. Предметное стекло помещают под излучение ртутно-кварцевой лампы и наблюдают цвет возникающей флюоресценции. Реакцию выполняют в слабоуксусной среде и наблюдают кристаллический осадок зеленовато- желтого цвета.

           

Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ + CH₃COOH +NaCl + 9H₂O à

àNaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉ ¯ * 9H₂O + HCl

 

Осадок растворим в  избытке воды, щелочах и кислотах. Осадок флюоресцирует в УФ- свете ярким желто- зеленым светом. Проведению реакции мешают Li⁺, NH₄⁺, Mg²⁺ и др. Поэтому при проведении реакции на Na⁺ в их присутствии раствор предварительно разбавляют водой в 2-3 раза.

                

                                          

                                              Катион K⁺

 

1. Проба на окрашивание пламени (фармакопейная).

        В пламя вносят несколько кристалликов KCl. Пламя газовой горелки окрашивается солями калия в фиолетовый цвет. В присутствии солей натрия фиолетовая окраска пламени маскируется желтым цветом, вызываемым ионами натрия, поэтому пламя рассматривают через синее стекло, не пропускающее желтых лучей.

 

2. Действие гидротартрата натрия или винной кислоты (фармакопейная).

         В пробирку помещают 5-6 капель раствора KCl и добавляют 5-6 капель раствора гидротартрата Na или винной кислоты. Пробирку охлаждают, потирая внутреннюю стенку стеклянной палочкой. Реакцию проводят в нейтральной или слабощелочной среде при достаточной концентрации ионов калия. Наблюдают образование белого кристаллического осадка KHC₄H₄O₆. 

 

KCl + H₂C₄H₄O₆ à KHC₄H₄O₆ ¯+ HCl

K⁺ + HC₄H₄O₆^- à KHC₄H₄O₆ ¯

KCl + NaHC₄H₄O₆ à KHC₄H₄O₆ ¯+ NaCl

 

Осадок гидротартрата  калия растворим в кислотах, щелочах  и при нагревании. Проведению реакции мешает NH₄⁺, который предварительно удаляют. При использовании в качестве реактива винной кислоты реакцию проводят в присутствии ацетата натрия.

 

3. Действие гексанитрокобальтата (III) натрия (фармакопейная).

        В пробирку помещают 4-5 капель раствора KCl , добавляют 1-2 капли раствора Na₃[Co(NO₂)₆].Реакцию проводят в нейтральной или слабощелочной среде, применяют только свежеприготовленный раствор реактива. Образуется ярко-желтый осадок гексанитрокобальтата (III)натрия- калия.

 

2KCl+Na₃[Co(NO₂)₆] à2NaCl+K₂Na[Co(NO₂)₆] ¯

2К⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^3-àК₂Na[Co(NO₂)₆] ¯

 

Для повышения чувствительности реакции вводят нитрат серебра.

 

2KCl + AgNO₃ + Na₃[Co(NO₂)₆] à K₂Ag[Co(NO₂)₆] + 2NaCl + NaNO₃

2K⁺ + Ag⁺ + [Co(NO₂)₆]^3- à K₂Ag[Co(NO₂)₆]

 

Осадок растворяется в сильных минеральных кислотах и не растворяется в уксусной кислоте. Проведению реакции мешают NH₄⁺ и другие ионы. Катионы аммония удаляют прокаливанием, остальные - осаждением в виде карбонатов.

4. Действие гексанитрокупрата (II) натрия- свинца.

        На предметное стекло помещают 1 каплю раствора KCl, рядом 1 каплю раствора Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] и объединяют капли стеклянной палочкой. Смесь выдерживают несколько минут и под микроскопом рассматривают кубические  кристаллы K₂Pb[Cu(NO₂)₆] черного или коричневого цвета. Реакцию проводят в нейтральной среде, применяя свежеприготовленный реактив.