ЗАНЯТТЯ №26 (6 год

ЗАНЯТТЯ №26 (6 год.)

Тема 43. d-Елементи VІІІВ групи. Ферум та його сполуки

Тема 44. d-Елементи VІІІВ групи. Кобальт і Нікол

Тема 45. d-Елементи VІІІВ групи. Платинові метали

МЕТА:

§         Трактувати на основі електронної будови атомів d-елементів їх змінну ступінь окиснення, здатність до комплексоутворення, зменшення хімічної активності порівняно з s– та p-елементами.

§         Пояснювати хімічні властивості простих речовин та сполук d-елементів за допомогою рівнянь відповідних хімічних реакцій.

§         Пояснювати залежність кислотно-основних і окисно-відновних властивостей оксидів, гідроксидів і солей d-елементів від ступеня окиснення елементу.

§         Пояснювати за допомогою рівнянь хімічних реакцій утворення d-елементами катіонних, аніонних і нейтральних комплексів.

§         Аналізувати здатність до гідролізу солей d-елементів.

§         Запропоновувати реакції якісного виявлення катіонів і аніонів, що містять d-елементи.

§         Трактувати біологічну роль d-елементів у організмі та запропонувати прості речовини і сполуки d-елементів, які застосовують у медичній та фармацевтичній практиці.

§         Аналізувати хімічну активність певного металу залежно від положення у періодичній системі, а також у електрохімічному ряді напруг металів.

Професійна орієнтація студентів

Одна із сучасних проблем фармацевтичного синтезу – це пошук нових залізовмісних препаратів. Для правильного вибору умов синтезу, наступного аналізу отриманої субстанції та умов зберігання необхідні знання кислотно-основних і окисно- відновних властивостей феруму в різних ступенях окиснення.

Сполуки платинових металів застосовуються у фармації у формі неорганічних і органічних солей при лікуванні онкологічних захворювань. В цьому напрямку залишається актуальним пошук нових сполук із згаданою біологічною активністю. При вирішенні цієї проблеми базовими є знання хімічних властивостей платинових металів.

Методика виконання практичної роботи.

Тема 43. d-Елементи VІІІВ групи. Ферум та його сполуки

Прилади іреактиви: штатив з пробірками; сіль Мора, FeSO₄×7H₂O (крист.), FeCl₃ (крист.), СаCl₂ (крист.), розчини: K₃[Fe(CN)₆] (0,5н), K₄[Fe(CN)₆] (0,5н), FeCl₃ (0,5н), NH₄SCN (0,01н), NaOH (2н), HCl (2н), HNO₃ (2н), NH₄SCN (0,01н), H₂SO₄ (2н), H₂O₂ (3 %), КІ (0,5н), Н₃РО₄ (2н), HF (2н), CoCl₂ (0,5н), CoCl₂ (0,02н), Ni(NO₃)₂ (0,5н), С₂Н₅ОН, NH₃ H₂O (25%), (NH₄)₂S (0,5н), Н₃РО₄(2н).

Робота 1. Характерні реакції на іони Fe²⁺ і Fe³⁺.

А.  Дія на солі феруму (ІІ) калій гексаціаноферату(ІІІ). 

Декілька кристаликів солі Мора розчинити в 5-6 краплях води і додати 1 краплю 0,5н розчину калій гексаціаноферату(ІІІ) (червоної кров’яної солі К₃[Fe(CN)₆]). Відзначте колір осаду, який утворився (турнбулева синь), вказати хімічну назву і формулу отриманої сполуки. Дана реакція є характерною на іон Fe²⁺.

Б. Дія на солі заліза (ІІІ) калій гексаціаноферату (ІІ). 

Помістити в пробірку 2-3 краплі 0,5н розчину ферум (ІІІ) хлориду і додати 1 краплю 0,5н розчину калій гексаціаноферату (ІІ) (жовтої кров’яної солі K₄[Fe(CN)₆]). Що спостерігається? Відзначте колір осаду, який утворився (берлінська лазур), вказати хімічну назву і формулу отриманої речовини. Написати рівняння реакції в молекулярній та іонній формі.

В. Дія на солі ферум (ІІІ) амоній (або калій) роданіду.

Помістити в пробірку 5-6 крапель 0,5н розчину ферум (ІІІ) хлориду і додати 1 краплю 0,01н розчину амоній (або калій) роданіду. Той же дослілід проробити з розчином солі Мора. Перенести 1 краплю отриманого в першій пробірці розчину в другу пробірку і додати 8-10 крапель води.

Написати рівняння реакції отримання Fe(SCN)₃, який забарвлює розчин в яскраво-червоний колір. Відзначте, що забарвлення характерне тільки для солі феруму (ІІІ). Чим пояснюється послаблення забарвлення при розведенні?

Робота 2. Одержання та властивості ферум (ІІ) гідроксиду. 

В пробірку внести декілька кристаликів солі Мора та розчинити її у 5-6 краплях води, додати 2н розчин лугу до випадання зеленого осаду ферум (ІІ) гідроксиду. Перемішати отриманий осад скляною паличкою і спостерігати через 1-2 хвилини побуріння осаду внаслідок окиснення ферум (ІІ) гідроксиду в ферум (ІІІ) гідроксид.

Перевірити дослідним шляхом як взаємодіє свіжоосаджений ферум (ІІ) гідроксид з 2н розчином хлоридної кислоти. Які властивості проявляє в цій реакції ферум (ІІ) гідроксид?

Написати рівняння реакцій утворення ферум (ІІ) гідроксиду, окиснення отриманої основи в ферум (ІІІ) гідроксид під дією кисню повітря і води.

Робота 3.  Ферум гідроксид (ІІІ).

В дві пробірки внести по 5-6 крапель 0,5н розчину ферум (ІІІ) хлориду і додати 3-4 краплі 2н розчину лугу. Що спостерігається? В одну пробірку додати розведеної кислоти до розчинення осаду, в другій пробірці перевірити розчинність осаду в лузі.

Незважаючи на відсутність взаємодії з лугом при звичайній температурі ферум (ІІІ) гідроксид амфотерний. Кислотні властивості він проявляє тільки при сплавленні з лугами або карбонатами лужних металів. При цьому утворюються солі, які називаються ферритами. Водою вони повністю розкладаються.

Написати рівняння реакцій:

а) взаємодії ферум (ІІІ) хлориду з розчином лугу з утворенням ферум (ІІІ) гідроксиду;

б) розчинення ферум (ІІІ) гідроксиду в кислоті;

в) утворення ферритів при сплавленні, дописавши наступні реакції:

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ ® ,

Fe₂O₃ + KOH ®;

г) повного гідролізу натрій ферриту, який протікає з утворенням Fe(OH)₃;

д) формулу оксиду Fe₃O₄ у вигляді ферум ферриту.

Робота 4. Гідроліз ферум (ІІІ) хлориду

           Помістити в дві пробірки по 5-6 крапель нейтрального розчину лакмусу і по 2 мікрошпателі ферум (ІІІ) хлориду. Визначити за кольором розчину реакцію середовища. Одну з пробірок нагріти. Що спостерігається при нагріванні? Написати рівняння реакції гідролізу FeCl₃ на холоді і при нагріванні. Як можна зменшити ступінь гідролізу цієї солі? Яка сіль FeCl₂ чи FeCl₃ більшою мірою гідролізує. Відповідь обгрунтуйте.

Робота 5. Отримання комплексного ферум (ІІІ) фосфату.

В пробірку з 3-4 краплями 0,5н розчину FeCl₃ додати 1 краплю 0,01н розчину роданіду амонію і потім 2 краплі 2н розчину ортофосфорної кислоти. Що спостерігається? Враховуючи, що стійкий комплексний іон [Fe(PO₄)₂]^3- безколірний, пояснити явища, які спостерігаються і написати рівняння реакції.

Тема 44. d-Елементи VІІІВ групи. Кобальт і Нікол

Робота 6. Гідроксиди кобальту (ІІ) і нікелю (ІІ).

а) Отримання кобальт (ІІ) гідроксиду і його окиснення.

В дві пробірки помістити по 2-3 краплі 0,5 н розчину кобальт хлориду і додавати по краплях 2н розчин  натрій гідроксиду; спочатку з’являється синій осад основної солі, який потім стає рожевим, що вказує на утворення кобальт (ІІ) гідроксиду. Осад в одній пробірці перемішати скляною паличкою, а в другу додати 2-3 краплі 3 %-ного розчину пероксиду водню. В якій з пробірок спостерігається окиснення  кобальт гідроксиду? Написати рівняння реакцій.

б) Отримання нікель (ІІ) гідроксиду і його окиснення.

В три пробірки помістити по 2-3 краплі 0,5н розчину нікель нітрату і додати по краплях 2н розчин  натрій гідроксиду до випадання осаду нікель (ІІ) гідроксиду. В першій пробірці осад розмішати скляною паличкою, в другу 2-3-краплі 3 %-ного розчину пероксиду водню. Чи спостерігається зміна кольору осаду? Чи відбувається окиснення нікель (ІІ) гідроксиду киснем повітря і пероксидом водню? В третю пробірку додати 1 краплю бромної води. Що спостерігається? Написати рівняння реакцій.

Робота 7. Комплексні сполуки кобальту і нікелю.

А. Аквакомплекс кобальту (ІІ) і його руйнування.

В дві пробірки помістити по 4-5 крапель насиченого розчину солі кобальту (ІІ). В першу пробірку додати 2 краплі концентрованої хлоридної кислоти, а вдругу пробірку внести невеликий шматочок попередньо прожареного на азбестовій сітці кальцій хлориду. Що спостерігається?

В третю помістити 1 мікрошпатель солі кобальту і 3-4 краплі етилового спирту; відзначте забарвлення отриманого розчину. Додати до розчину 7-8 крапель води до нової зміни забарвлення. Скляною паличкою, змоченою 0,02н розчину хлориду кобальту, написати на фільтрувальному папері яке-небудь слово. Підсушивши папір, піднести його до полум’я пальника і злегка нагріти, поки текст не видимим. Звернути увагу на наступне знебарвлення напису при охолодженні. Описати явища, які спостерігаються. Пояснити зміну забарвлення розчину в усіх випадках, враховуючи, що неміцний комплексний іон [Co(H₂O)6]²⁺ надає розчину рожевого забарвлення, а електричний іон Со²⁺ – синього.

Б. Отримання аміачного комплексу нікелю.  

Один мікрошпатель солі нікель хлориду розчиняють в 5 краплях води. Додають 5 крапель 25 %-ного розчину аміаку. Як змінюється забарвлення розчину?

Додати до розчину 2-3 краплі 0,5 н розчину амоній сульфіду амонію. Що випадає в осад?

Написати рівняння реакцій:

а) утворення комплексного аміакату нікелю (координаційне число нікелю рівне 6);

б) дисоціації комплексної сполуки і комплексного іону;

в) взаємодії отриманої комплексної сполуки нікелю з сульфідом амонію.

Пояснити механізм взаємодії, користуючись константою нестійкості комплексного іону і добутком розчинності.

Програма самопідготовки

Тема 43. d-Елементи VІІІВ групи. Ферум та його сполуки

Загальна характеристика елементів родини Феруму. Характеристика елемента, його йонні стани, координаційні числа. Природні сполуки.

Залізо. Хімічна активність заліза, здатність до комплексоутворення. Корозія виробів із заліза.

Сполуки Феруму(ІІ) – кислотно-основна та окисно-відновна характеристики. Комплексні сполуки з ціанід- і тіоціанат-йонами, диметилгліоксимом, порфіринами. Гемоглобін і ферумвмісні ферменти, їхня біологічна роль. Сполуки феруму(III). Характеристика ферум(III) оксиду та гідроксиду. Ферум(III) хлорид та його гідроліз. Комплексні сполуки феруму(III). Низькоспінові та високоспінові комплексні солі Феруму. Якісні реакції на катіони феруму Fe²⁺ та Fe³⁺. Сполуки Феруму(VI). Ферати, одержання та окисні властивості.

Хімічні основи використання відновленого заліза та ферумвмісних препаратів у медицині.

Тема 44. d-Елементи VІІІВ групи. Кобальт і Нікол

Кобальт та Нікол. Валентні стани. Хімічна активність. Найважливіші сполуки Кобальту(II), Кобальту(III) та Ніколу(II). Характеристика окисно-відновних властивостей. Гідроліз солей Кобальту(II) та Кіколу(II). Комплексні сполуки з ціанід-, тіоціанат- та фторид-іонами. Аквакомплекси. Аміакати. Кофермент В₁₂. Якісні реакції на катіони Со²⁺ та Ni²⁺. Реакція Чугаєва.

Біологічне значення та хімічні основи застосування сполук Кобальту і Ніколу в медицині і фармації.

Тема 45. d-Елементи VІІІВ групи. Платинові метали

Платинові метали, загальна характеристика простих речовин, їх взаємодія з кислотами. Фізичні властивості та застосування платинових металів. Комплексні сполуки Платини(ІІ) і Платини(ІV), координаційні числа, структура, реакції окиснення, відновлення і заміщення. Оксиди Осмію(VIII) і Рутенію(ІІІ). Хімічні основи застосування сполук платинових металів у медицині.

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. В природі Ферум зустрічається у вигляді мінералу:

A. Мідний купорос.

B. Залізний купорос.

C. Глауберова сіль.

*D. Червоний залізняк.

2. Ферум – хімічний елемент VIII групи, побічної підгрупи, IV періоду, порядковий номер 26, тому на останньому енергетичному рівні має …… 

A. 8 електронів.

*B. 6 електронів.

C. 2 електрони.

D. 3 електрони.

3. Залізо належить до:

*A. Пластичних металів.

B. Крихких металів.

C. Крихких неметалів.

D. Пластичних неметалів.

1.      Написати електронні формули атомів феруму, кобальту і нікелю. Які ступені окиснення відомі для феруму, кобальту і нікелю. Які з них найбільш характерні для кожного з елементів?

2.      Фізичні властивості заліза, кобальту, нікелю. Які модифікації вони утворюють? Які з них є найбільш стабільними?

3.      Напишіть реакції, що лежать у основі доменного процесу виплавки чавуну. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Fe+H₂O=; б)Fe+O₂=.

4.      Як відносяться ферум, кобальт і нікол до розведених і концентрованих розчинів НСl, H₂SO₄, HNO₃   на холоді і при нагріванні? Написати рівняння реакцій.

5.      Як отримують оксиди і гідроксиди  Fe(II), Co(II) i Ni(II)? Написати рівняння реакцій. Порівняти хімічні властивості цих металів. Написати рівняння реакцій. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)FeCl₃+Fe=; б)Fe₂O₃+H₂=; в)FeCrO₄(t)=; г)FeCl₂+NaHCO₃=; д)FeCO₃+CO₂+O₂=; е)Fe(HCO₃)₂+O₂+H₂O=.

6.      Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)Fe(OH)₃=; б)Fe₂O₃+Na₂CO₃=; в)NaFeO₂+H₂O=. Які фізичні властивості оксиду та гідроксиду Феруму(ІІІ)? Які сполуки називають феритами?

7.      У яких сполуках Ферум проявляє с.о. +6? Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)Fe₂O₃+KNO₃+KOH=; б)K₂FeO₄+H₂O=.

8.      Вкажіть формулу та назву за міжнародною номенклатурою жовтої та червоної кров’яної солі. Запропонуйте якісні реакції, що дозволять їх розрізнити.

9.      Записати рівняння реакцій наступних перетворень:

Fe ® FeCl₂ ® Fe(OH)₂ ® Fe(OH)₃ ® FeCl₃ ® K₃[Fe(CN)₆] ® KFe[Fe(CN)₆]

Ni ® NiSO₄ ® Ni(OH)₂ ® [Ni(NH₃)₆](OH)₂

10.  Біологічна роль Феруму. Його використання у фармації та медицині. Якісні реакції на іони Феруму (ІІ) та (ІІІ).

11.  Наведіть формулу карбонілу Кобальту та Нікелю. Поясніть їх будову.

12.  фізичні властивості оксидів та гідроксидів Кобальту та Нікелю. Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)CO+O₂=; б)Co(OH)₂=; в)CoCO₃=; г)CoCl₂+NaOH=; д)NiCl₂+NH₃=; е)Ni(OH)₂+NH₃=; є)Ni(OH)₂=.

13.  наведіть приклади аквакомплексів та аміакатів Кобальту. Яке їх забарвлення? Що відбувається при нагріванні аквакомплексів? Наведіть приклади аніонних комплексів Кобальту та назвіть їх.

14.  Фізичні властивості оксиду та гідроксиду Кобальту (ІІІ). Які властивості вони проявляють? Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Co(OH)₂+O₂+H₂O=; б)Co(OH)₃+HCl=; в)Co(OH)₃+Na₂CO₃=.

15.  Біологічна роль Нікелю та Кобальту. Якісні реакції на іони Нікель(ІІ) та Кобальт(ІІ).

16.  Які елементи входять до родини платинових металів? Їх фізичні властивості та можливі с.о..

17.  Написати рівняння реакції взаємодії Pt з “царською горілкою”.

18.  Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)Ru+Cl₂+NaCl=; б)Os+O₂=; в)Ir+O₂=; г)Pd+F₂=; д)Pt+F₂=; е)Pd+S=.

19.  Наведіть формулу гексахлороплатинової кислоти. Допишіть рівняння та назвіть продукти: а)Pt(OH)₄+HCl=; б)Pt+Cl₂+HCl=.

20.  Біологічна роль елементів родини платини. Їх використання у медицині та фармації.

Студент повинен знати:

1.Властивості елементів підгрупи феруму і платинових металів та їхніх  сполук в реакціях окиснення-відновлення та комплексоутворення.

Студент повинен вміти:

1.      Виконувати якісні реакції на сполуки феруму (ІІ), (ІІІ).

2.      Складати рівняння окисно-відновних реакцій, які проходять за участю сполук феруму (ІІ), (ІІІ), Со (ІІ) і (ІІІ).

3. Складати рівняння реакцій комплексоутворення за участю сполук Fe (II) i Fe (III), кобальту і нікелю.

Відповіді на тести і ситуаційні задачі:

Тест 1. Відповідь D.

Тест 2. Відповідь В.

Тест 3. Відповідь A.

Студент повинен знати:

1. Хімічні властивості d-елементів VІІB групи, та властивості їх сполук.

Студент повинен вміти:

1.      Проводити аналіз солей d-елементів VІІ В групи.

Джерела інформації

а) Основні:

1. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с. 

3.      Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4.      Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

5. Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.

6. Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.

7. Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.

8. www.tdmu.edu.te.ua/education.php.

б) Додаткові:

1.      В. Гомонай, С. Мільович Біонеорганічна хімія. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 200 с.

2.      Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії – За ред. В.С. Телегуса: Підручник – Львів: Світ, 2000 – 424 с.

3.      Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: Высш. шк., 2000. – 560 с.

 

Автор: к.х.н., асист. Демид А.Є.

 

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

_____     ________2013 р. протокол № ___

 

Переглянуто на засіданні кафедри

_____     ________20__ р. протокол № ___