Занятие №4 качественная реакция на нитрит – ион

V. Литература для самоподготовки

Лабораторная работа

Качественная реакция на нитрит – ион

В пробирку внести 2 капли раствора NaNO_2, добавить 2 капли раствора уксусной кислоты CH₃COOH и 2 капли раствора KJ

2 NaNO₂ + 2 KI + 4CH₃COOH →2NO + I₂+2CH₃COOK + 2CH₃COONa + 2H₂O

красно-коричневый

Расставить коэффициенты ионно – электронным методом.

1.Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник для медицинских вузов / Ершов Ю. А, Попков А. А., Берлянд А. С. и др., под ред. Ю. А. Ершова. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2002, 2005. – 560 с.

2. Попков, В. А. Общая химия: учеб. для вузов / В.А.Попков, С.А.Пузаков. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007.

3.Беликов,В.Г. 3. Фармацевтическая химия: учеб.пособие / В.Г.Беликов. - 4-е изд.,перераб.и доп. - М.: МЕДпресс-информ, 2007. - 624 с.

4. Конспект лекций.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Обучающая задача № 1

Объясните с точки зрения МВС, почему NO₂ правильнее называть не молекулой, а радикалом? Почему оксид NO₂ полностью обесцвечивается при охлаждении?

Решение:

С одним атомом кислорода атом азота образует 2 ковалентные связи по обменному механизму, а с другим – 1 ковалентную связь по донорно - акцепторному механизму благодаря переходу этого атома в возбужденное состояние за счет спаривания электронов на 2р- подуровне. При этом у атома азота остается 1 неспаренный электрон, что и позволяет его считать неорганическим радикалом. За счет этого NO₂ димеризуется, превращаясь в бесцветный твердый N₂O₄. Так как процесс димеризации экзотермический, то в соответствии с принципом Ле Шателье равновесие смещается вправо при понижении температуры:

2NO₂ →N₂O₄.

Обучающая задача № 2

Поясните, почему раствор Na₂HPO₄ имеет слабощелочной характер среды, а раствор NaH₂PO₄ – слабокислый?

Решение:

Анион НРО₄ ^2- – амфолит, поэтому возможно протекание двух процессов:

НРО₄ ^2- + Н₂О →Н₂РО₄^- + ОН^– pKв (НРО₄ ^2-) = 6,79

Основ. Кислота Сопр. кис. Сопр.осн.

НРО₄ ^2- + Н₂О →РО₄ ^3- + Н₃О⁺ pKа(НРО₄ ^2-) = 12,34

Кисл. Основание Сопр.осн. Сопр. кис.

Так как pKв(НРО₄ ^2-) < pKа(НРО₄ ^2-), то НРО₄ ^2- проявляет преимущественно основные свойства, поэтому раствор Na₂HPO₄ имеет значение рН > 7.

Анион Н₂РО₄^- является также амфолитом, поэтому может проявлять как

кислотные, так и основные свойства:

Н₂РО₄^- + Н₂О →Н₃РО₄ + ОН^– pKв(Н₂РО₄^-) = 11,86

Основ. Кислота Сопр. кис. Сопр.осн.

Н₂РО₄^-+ Н₂О → НРО₄ ^2- + Н₃О⁺ pKа(Н₂РО₄^-) = 7,21

Кисл. Основание Сопр.осн. Сопр. кис.

Так как pKв(Н₂РО₄^-) > pKа(Н₂РО₄^-), то Н₂РО₄^- проявляет преимущественно кислотные свойства, поэтому раствор NaH₂PO₄ имеет значение рН < 7.

I.Тема: Элементы качественного анализа. Лабораторная работа «Фармакопейные реакции р-элементов ША – VА групп»

II. Актуальность темы: При изучении химии неорганических лекарственных препаратов большое внимание уделяется качественному анализу, включая конкретные методики, поскольку частные химические реакции на многие катионы и анионы применяются в фармацевтическом анализе вообще и в фармакопейном анализе, в частности для контроля подлинности активных ингредиентов и компонентов лекарственных форм. В настоящее время качественный анализ используется в фармации гораздо чаще, чем в любой иной сфере человеческой деятельности, поэтому представители данной специальности должны основательно овладеть им.

III.Исходный уровень: (см. темы предыдущих занятий)

IV. Содержание занятия:

1. Контроль выполнения домашнего задания.

2. Практическая часть.

Лабораторные работы:

Аналитические реакции катиона Al³⁺

Реакция с щелочами. Катионы A1³+ при реакциях со щелочами в растворах дают белый осадок гидроксида алюминия Al(OH)3, который растворяется в избытке щелочи с образованием гидроксокомплекса [A1(OH)₆]^3-.

A1³⁺ + 3OH^- — Al(OH)₃

Al(OH)₃ + 3OH^- — [А1(ОН)₆] ^3-

Осадок A1(OH)₃растворяется в кислотах, но не растворяется в аммиаке.

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора хлорида алюминия A1C1₃и прибавляют по каплям раствор NaOH. Выпадает белый осадок гидроксида алюминия. Продолжают прибавление по каплям раствора NaOH. Осадок растворяется.

Реакция с аммиаком. Катионы А1³⁺ образуют с аммиаком, как и с щелочами, белый аморфный осадок гидроксида алюминия:

А1³⁺ + 3NH_3▪ H₂O — Al(OH)₃↓ + 3NH₄⁺

В избытке раствора аммиака осадок не растворяется, в отличие от действия щелочей. Методика аналогична предыдущей.

Аналитические реакции оксалат-иона C₂O₄^-2

Реакция с хлоридом кальция (фармакопейная). Соли кальция осаждают из водных растворов оксалат-ион в виде белого осадка оксалата кальция СаС₂0₄:

Са²⁺ + С₂О₄^2-→ СаС₂0₄↓

Осадок оксалата кальция растворяется в минеральных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте.

Методика: В пробирку вносят 2-3 капли раствора оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄и прибавляют 2-3 капли раствора хлорида кальция. Выпадает белый осадок оксалата кальция.

Аналитические реакции карбонат-иона CO₃^2-

Реакция с сульфатом магния (фармакопейная). Карбонат-ион CO₃^2-с сульфатом магния образует белый осадок карбоната магния MgC0₃:

Mg²⁺+ CO₃^2-→ MgC0₃↓

Осадок карбоната магния растворяется в кислотах.

Методика: В пробирку вносят 3-4 капли карбоната натрия Na₂CO₃и прибавляют столько же капель насыщенного раствора сульфата магния MgSO₄. Выпадает белый осадок карбоната магния.

Аналитические реакции борат-иона B₄O₇^2-

Окрашивание пламени газовой горелки сложными эфирами борнойкислоты (фармакопейный тест). Борат-ионы или борная кислота образуют с этанолом C₂H5OH в присутствии серной кислоты сложный этиловый эфир борной кислоты (C₂H₅O)₃B, который окрашивает пламя в зеленый цвет. Реакцию образования сложных эфиров борной кислоты можно описать схемой:

B₄O₇^2-+ 2H⁺ + 5H₂O = 4H₃BO₃

H₃BO₃ + 3 C₂H₅OH = (C₂H₅O)₃B + 3H₂O

Методика: В фарфоровую чашку или микротигель помещают 4-6 капель раствора буры и выпаривают раствор досуха. К сухому остатку после его охлаждения до комнатной температуры прибавляют 2-3 капли концентрированной серной кислоты и 5-6 капель этанола. Смесь перемешивают и поджигают. Пламя окрашивается в зеленый цвет.

Аналитические реакции ортофосфат-иона PO₄^3-

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Средний ортофосфат

ион PO₄^3- или гидрофосфат - ион НРО₄^2- образуют с катионами серебра в нейтральной среде желтый осадок фосфата серебра Ag₃P0₄:

PO₄^3-+ 3Ag⁺→Ag₃P0₄

НРО₄^2- + 3Ag⁺ →Ag₃P0₄

Осадок растворяется в азотной кислоте, в концентрированном аммиаке.

Методика. В пробирку вносят 4-6 капель раствора фосфата или гидрофосфата натрия и прибавляют по каплям раствор AgNO₃до прекращения выделения желтого осадка фосфата серебра.

Реакция с магнезиалъной смесъю (фармакопейная).

Гидрофосфат-ион НРО₄^- при взаимодействии с магнезиальной смесью(MgC1₂+ NH₄C1 + NH₃), получаемой смешиванием водных растворов хлорида магния, хлорида аммония и аммиака, образует белый мелкокристаллический осадок магнийаммонийфосфата NH₄MgP0₄:

НРО₄^2-+ Mg²⁺ + NH₃ → NH₄MgP0₄↓

Осадок магнийаммонийфосфата растворяется в кислотах.

Методика: В пробирку вносят 3-4 капли раствора Na₂HPO₄, прибавляют столько же капель раствора магнезиальной смеси и перемешивают содержимое пробирки. Образуется белый кристаллический осадок магнийаммонийфосфата.

Аналитические реакции нитрит-иона NO₂^-

Реакция с силъными кислотами (фармакопейная). Нитрит-ион под действием разбавленных сильных кислот (HC1, H₂SO₄) вначале переходит в неустойчивую азотистую кислоту HNO₂, которая затем разлагается с выделением оксидов азота (газообразные продукты желто-бурого цвета).

NO₂^- + H⁺↔HNO₂

2HN0₂→N₂0₃+ Н₂O→NO + N0₂+ Н₂0

Методика: В пробирку вносят 2-3 капли раствора нитрита натрия и прибавляют 2-3 капли разбавленной серной кислоты. Выделяются желто­бурые пары оксидов азота.

Реакция с дифениламином (фармакопейная). Нитрит-ион при реакции с дифениламином NH(C₆H₅)₂в среде концентрированной серной кислоты переводит (как и другие окислители) данный органический реагент в продукт его окисления - синий дифенилдифенохинондиимин

(“дифенилбензидиновый фиолетовый” или “голохиноид”).

Нитрат-ион дает аналогичную реакцию с дифениламином.

Методика: На чистую сухую стеклянную пластинку наносят 3-4 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и каплю (или кристаллик) нитрита натрия NaNO₂. Смесь окрашивается в ярко- синий цвет, который через некоторое время изменяется на бурый и, наконец, на желтый.

Реакция с иодидом калия (нитрит-ион - окислитель). Нитрит-ион в кислой среде окисляет иодид-ионы до свободного иода:

2NO^- + 2I^- + 4H⁺→I₂ + 2NO| + 2Н₂0

Нитрат-ионы NO₃^- не мешают проведению реакции, поэтому ионы NO₂^-можно открыть с помощью рассматриваемой реакции в присутствии нитрат-ионов.

Методика: 1) В пробирку вносят 2-3 капли раствора иодида калия KI, прибавляют 3-4 капли разбавленной серной кислоты, 3-4 капли органического экстрагента (бензол или хлороформ) и 2-3 капли раствора NaNO₂. Встряхивают смесь. Органический слой окрашивается в фиолетовый цвет за счет образовавшегося иода.

2) Образующийся иод можно обнаружить реакцией с крахмалом.

Методика: Реакция выполняется аналогично предыдущей, только вместо экстрагента в пробирку вносят каплю свежеприготовленного раствора крахмала. Результат - смесь окрашивается в синий цвет.

Аналитические реакции нитрат-иона NO₃^-

Реакция с дифениламином (фармакопейная). Эта реакция - общая для нитрат-иона NO₃^-и нитрит-иона NO₂^-и проводится точно так же, как и для нитрит-иона (см. выше), только вместо раствора нитрита натрия используют раствор нитрата натрия или калия. Поэтому данной реакцией нельзя открывать нитраты в присутствии нитритов.

Реакция с металлической медью (фармакопейная). Нитрат-ион взаимодействует в среде концентрированной серной кислоты при нагревании с металлической медью с образованием буро-желтых паров оксидов азота:

2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu → 3Cu²⁺ +2NO+ 4H₂0

2NO + 0₂→ 2N0₂

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора нитрата калия, прибавляют 3-4 капли концентрированной серной кислоты, кусочек металлической меди и осторожно нагревают пробирку (под тягой!). Выделяются буро-желтые пары диоксида азота.

Аналитические реакции ацетат-иона CH₃COO^-

Реакция с хлоридом железа (III) (фармакопейная). Ацетат-ион с катионами железа (III) при pH 5-8 дает растворимый темно-красный (цвета крепкого чая) ацетат или оксиацетат железа (III).

В водном растворе он частично гидролизуется; подкисление раствора минеральными кислотами подавляет гидролиз и приводит к исчезновению красной окраски раствора.

При кипячении первоначально полученного раствора из него выпадает хлопьевидный осадок основного ацетата железа (III) Fe(OH)2CH3COO, образующийся за счет глубокого протекания гидролиза:

(CH₃COO)₃Fe + 2Н₂0→Fe(OH)₂CH₃COO↓+2СН₃СООН

Осадок выделяется только при избытке ацетат-ионов в растворе.

Методика: В пробирку вносят 6-7 капель раствора ацетата натрия CH₃COONa и прибавляют 2-3 капли раствора хлорида железа (III) FeC1₃. Раствор окрашивается в красно-бурый цвет. Осторожно нагревают содержимое пробирки до кипения и кипятят раствор. При кипячении из раствора выпадает красно-бурый осадок основного ацетата железа (III).