Медицина

ЗАНЯТИЕ № 20 (6 час

ЗАНЯТИЕ № 20 (6 час.)

Тема 31. Фосфор и его соединения

Тема 32. р-элементы VА группы. Подгруппа Арсену (Арсен, Cурьма, Висмут)

ЦЕЛЬ:

- Объяснять закономерность изменения атомных радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности р-элементов с ростом их атомного номера в подгруппе и периоде.

- Предложить возможные степени окисления и объяснить химическую активность простых веществ р-элементов в зависимости от конфигурации валентных электронов.

- Трактовать возбужденное состояние атомов и гибридизацию их атомных орбиталей и форму молекул на примере образования соответствующих соединений.

- Трактовать усиления металлических свойств простых веществ р-элементов в подгруппе и уменьшение в периоде с ростом заряда ядра их атомов.

- Объяснять химические свойства простых веществ и соединений р-элементов с помощью уравнений химических реакций.

- Сравнить условия получения, устойчивость и химическую активность оксидов, гидрогенпохидних, галогенидов, гидроксидов и солей в зависимости от степени окисления и положения р-элементов в периодической системе.

- Анализировать способность соединений р-элементов к участию в реакциях комплексообразования.

- Объяснять окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства соединений р-элементов в зависимости от степени окисления элемента.

- Объяснять методы получения и химические свойства полимерных кислот и их солей.

- Предложить реакции качественного выявления катионов и анионов р-элементов.

- Предложить простые вещества и соединения р-элементов, применяемых в фармацевтическом анализе и медицине.

Профессиональная ориентация студентов

Как органогенный элемент фосфор входит в состав белков костной и мозгового вещества. Среднее количество его в организме человека около 1,5 кг. Он необходим для жизни растений, в которых он скапливается в плодах и семенах. Из почвы фосфор попадает к растениям, а от последних к человека и животных в виде растительных продуктов. Фосфор входит в большого количества органических веществ, так называемых фосфорорганических соединений, используемых и как лекарственные препараты - проявляют противоглаукомных и противоопухолевое действие.

Арсен относится к незаменимых микроэлементов, которые принимают участие в важных биологических процессах. Он стимулирует процессы кроветворения, в частности участвует в синтезе гемоглобина, а также участвует в окислительно-восстановительных процессах и процессах нуклеинового обмена.

Соединения Висмут применяются при повышенной кислотности желудочного сока в форме солей Висмут нитрата и цитрата (Викаир, Викалин, Де-нол или Гастронорм).

Методика выполнения практической работы.

Тема 31. Фосфор и его соединения

Работа 1. Ортофосфатная кислота и ее свойства.

А. Получение ортофосфатной кислоты.

Внести в пробирку небольшое количество красного фосфора (очень мало) и добавить 3-5 капель концентрированной азотной кислоты. Под вытяжкой пробирку подогреть легко до начала выделения газа, после чего нагревание прекратить. Раствор сохранить для следующего опыта.

Написать уравнение реакции получения ортофосфатнои кислоты, учитывая, что при этом выделяется оксид азота (II) и уравнения ступенчатой диссоциации фосфорной кислоты.

Б. Выявление фосфат-иона.

В пробирку внести 5-6 капель насыщенного раствора аммоний молибдата, подкисленного азотистой кислотой (молибденовая жидкость) и добавить в него каплю полученного в опыте А раствора. Пробирку с раствором нагреть на водяной бане. Выпадение желтого осадка указывает на присутствие ионов РО43- в растворе, полученном в опыте А. Данная реакция:

H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 +21HNO3 = (NH4)3[P(Mo3O10)4]  + 21NH4NO3 + 10H2O

является качественной реакцией на фосфат-ионы.

Работа 2. Получения кальция гидрофосфата.

Внести в пробирку по 4-5 капель 0,5 н растворов хлорида кальция и натрий гидрофосфата. Отметьте цвет осадка, выпавшего. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

Работа 3. Осаждения феррум (III) фосфата и алюминий фосфата в присутствии ацетата натрия.

В две пробирки внести по 3-4 капли растворов солей: в первую - 0,5 н феррум (III) хлорида, во вторую - 0,5 н раствора алюминий хлорида. Добавлять в каждую из пробирок по 2-3 капли 0,5 н раствора натрия ацетата и 0,5 н раствора натрия гидрофосфата. Отметьте цвет осадков, выпавших.

В данном случае в растворах солей алюминия и железа (III), забуференного ацетатом натрия, получают средние фосфаты этих металлов, которые являются нерастворимые в уксусной кислоте:

Ме3+ + НРО42-+ СН3СОО-= МеРО4  + СН3СООН.

Написать уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Тема 32. р-элементы VА группы. Подгруппа Арсену (Арсен, Сурьма, Висмут)

Работа 4. Гидроксиды Sb (III) и Bi (III) и их свойства.

В две пробирки внести по 3-4 капли 0,5 н раствора сурьмы (III) хлорида, в две другие - столько же 0,5 н раствора висмут нитрата. Во все четыре пробирки добавить по 3-5 капель 2н раствора щелочи к выпадению осадков. В одну из пробирок с осадком гидроксида сурьмы добавить несколько капель 2н раствора соляной кислоты, во вторую - щелочи. Наблюдать растворения осадков в обоих случаях. Провести аналогичные опыты с висмут гидроксидом, заменив хлоридную кислоту нитратной. Растворится ли в обоих случаях растворился осадок Ви(ОН)3?

Сделать вывод о свойствах гидроксидов сурьмы и Висмут. Написать уравнения реакций их получения в молекулярной и ионной форме, уравнения реакций взаимодействия указанных гидроксидов с кислотой и щелочью, учитывая, что в избытке щелочи сурьма гидроксид образует комплексный анион [Sb(OH)6]3- гексагидроксостибиат (III).

Работа 5. Восстановительные свойства соединений сурьмы (III) и Висмут (III).

В две пробирки поместить по 2-3 капли 0,5 н раствора калий перманганата и 2н раствора соляной кислоты. В одну из пробирок добавить 3-5 капель 0,5 н раствора сурьмы (III) хлорида, а во вторую - столько же 0,5 н раствора висмут (III) нитрата. Отметьте обесцвечивания раствора в первой пробирке. Происходит ли аналогичная реакция во второй пробирке?

Написать уравнение реакции восстановления калий перманганата до марганца (II) хлорида и окисления SbCl3 до H[SbCl6]. Отметьте различную восстановительную активность ионов Sb3+ и Bi3+. Найдите соответствующие значения стандартных электродных потенциалов. Подтверждают ли они практические наблюдения?

Работа 6. Получение висмут (III) йодида и его комплексного соединения.

В пробирку внести 1 каплю 0,5 н раствора висмут (III) нитрата и одну каплю 0,1 н раствора калий йодида. Отметьте выпадение черного осадка. К полученному осадку добавить избыток калий йодида (3-4 капли) до растворения висмут йодида, что сопровождается образованием комплексного соединения K[BiJ4].

К полученному раствору K[BiJ4] добавить 5-10 капель воды и наблюдать выпадение висмут йодида из-за разрушения комплексного соединения. Добавить несколько капель воды и нагреть пробирку. Отметьте образования оранжевого осадка BiОJ, который является продуктом гидролиза висмут (III) йодида.

Написать уравнения реакций:

а) получение висмут (III) йодида;

б) образование комплексного соединения (в молекулярной и ионной форме);

в) разрушение комплексного соединения Висмут;

г) гидролиза висмут йодида, который происходит с образованием основной соли Висмут Bi(ОН)2J;

д) расписания указанной выше основной соли, который сопровождается образованием BiОJ.

Написать выражение константы нестойкости комплексного иона [BiJ4] -. Пользуясь этим выражением, объяснить, почему добавление воды способствовало разрушению комплексного иона? Почему гидролиз йодида не протекал интенсивно в опыте А его получения? Какие факторы повлияли на усиление гидролиза этой соли?

Программа самоподготовки

Тема 31. Фосфор и его соединения

Фосфор. Общая характеристика. Аллотропные видоизменения фосфора, их химическая активность. Фосфиды, фосфин, сравнение их с соответствующими соединениями азота.

Соединения фосфора с положительным значением степени окисления. Галогениды, их гидролиз. Оксиды, стереохимия и природа связи, взаимодействие с водой и спиртами. Фосфатная (I) и фосфатный (III) кислоты, строение молекул, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Ортофосфатна кислота и ее ионы; дигидрогенфосфаты, гидрофосфат и фосфаты, их кислотно-основные свойства. Дифосфатные кислота. Изополи-и гетерополифосфатные кислоты. Метафосфатна кислота, сравнение с азотистой кислотой. Качественная реакция на фосфат-ион. Биологическая роль фосфора и его соединений.

Тема 32. р-элементы VА группы. Подгруппа Арсену (Арсен, сурьма, висмут)

Элементы подгруппы мышьяка. Общая характеристика. Соединения мышьяка, сурьмы и висмут с водородом по сравнению с аммиака и фосфином.

Определение Арсену и сурьмы методом Марша.

Соединения с положительным степеням окисления. Галогениды и изменение их свойств в группе. Оксиды и гидроксиды элементов (III) и элементов (V), их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Арсениты и арсенаты, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Соли катионов сурьмы и висмута. Образование оксосолей. Стибиатна кислота и ее соли. Бисмутаты и их устойчивость.

Химические основы применения в медицине и фармации оксидов и солей мышьяка, сурьмы и висмут и соединений р-элементов VA группы в фармацевтическом анализе.

Образцы тестовых заданий и ситуационных задач.

1. Особенности гидролиза солей сурьмы и висмут (III) заключаются в том что:

* А. Образуются оксосоли

В. Образуются гидроксосоли

С. Образующиеся комплексные соединения

D. Образуются средние соли

Е. Образуются кислые соли

2. Газ, который нельзя сушить оксидом фосфора (V), это:

* А. Аммиак

В. Хлор

С. Сернистый газ

D. Углекислый газ

Е. Фтор

1. Написать электронно-графические схемы и электронные формулы для атомов и ионов: P-3, P-2, P-1, P, P+1, P+2, P+3, P+5.

2. Назовите соединения и укажите с.о. фосфора в них: PH3, Ca3P2, P2H4, P4, H3PO2, P2I4, P4O6, H3PO3, PF3, P4O10, H3PO4, PF5, POCl3.

3. Физические свойства фосфора, назовите его модификации.

4. Написать уравнения реакций, протекающих при получении фосфора из природного кальций фосфата.

5. Напишите формулу фосфина, его физические свойства. Добудьте фосфин за реакциями: а) взаимодействия белого фосфора со щелочью б) с фосфидов активных металлов.

6. Допишите уравнения реакций и назовите продукты: а) P4 + Cl2 = б) PCl5 + P = в) PCl3 + Cl2 = г) PCl5 + H2O = д) POCl3 + H2O =; е) CH3COOH + PCl5 =. Написать уравнения реакций гидролиза хлорида и йодида фосфора (III).

7. Написать эмпирические и графические формулы кислот: а) ортофосфатной б) пирофосфатной в) фосфористой г) фосфорнуватистой д) фосфористого ангидрида; е) фосфорного ангидрида. Какая степень окисления фосфора и какая валентность фосфора в каждом случае? Сравните силу этих кислот. Как называют их соли. Приведите примеры.

8. Составьте уравнения гидролиза фосфата, гидрофосфата и дигидрофосфата натрия. Какое рН в растворах этих солей? Какие фосфаты лучше растворимы в воде?

9. Найти рН раствора, полученного растворением 2,2 г фосфор (III) оксида в 1 л воды, принимая во внимание только первую стадию диссоциации образованной кислоты (Кд Н2РО3H = 3,1 *10-2).

10. Приведите качественные реакции на фосфат-ион.

11. Написать электронно-графические схемы и электронные формулы для атомов и ионов: As-3, As+3, As, Sb, Bi.

12. Допишите реакции добычи Арсену и сурьмы за реакциями: 1) As2O3 + O2 = № 1 + ..., № 1 + С =, 2) Sb2S3 + O2 = № 2 + ...., № 2 + С =.

13. Допишите уравнения реакций и назовите продукты: а) As + O2 = б) Sb + O2 = в) As + HNO3 (конц) = г) Bi + HNO3 (конц) = д) Sb + H2SO4 =; е) Sb + HNO3 (конц) =; е) Sb + HNO3 (разв) = ж) Bi + HNO3 (разв) =, с) As + HCl =; и) As + H2SO4 =.

14. Приведите реакцию Марша. С какой целью она используется? Какой газообразный продукт выделяется? Дайте ему название. Как в дальнейшем он разлагается?

15. Какой из указанных оксидов проявляет основные свойства?  Какой из них является наиболее сильным окислителем, а какой наиболее сильным восстановителем?

Какие факторы влияют на изменение этих свойств?

16. Приведите качественные реакции на Bi3 +, As3 +, As5 +, Sb3 +, Sb5 +.

17. Написать в молекулярном и ионном виде уравнения реакций:

а) получение гидроксидов AsIII, SbIII, BiIII;

б) взаимодействия этих гидроксидов с избытком кислоты и щелочи.

Какие свойства проявляют указанные гидроксиды?

18. Закончить уравнения реакций и подобрать коэффициенты:

PH3 + KMnO4 + H2SO4 = H3PO4 + ....

P4 + Ba(OH)2 + H2O = ...

H3PO2 + FeCl3 + H2O = H3PO3 + ...

Студент должен знать:

1. Химические свойства Флору, мышьяка, сурьмы, висмут и свойства их соединений.

Студент должен уметь:

  1. Проводить анализ солей Фосфора, Мышьяка, Сурьмы, Висмута.

Источники информации
а) Основные:
1. Левитин Е.Я., Бризицька А.М., Клюева Р.Г. Общая и неорганическая химия. - М.: книга, 2003. - 464 с.
2. Романова Н.В. Общая и неорганическая химия: Учебник. Для студ. высш. уч. закл. -ВТФ «Перун», 2004. - 480 с.
3. Рейтер Л.Г. Степаненко А.Н., Басов В.П. Теоретические разделы общей химии: Учебное пособие. - К.: Каравелла, 2003. - 344 с.
4. Ахметов Н.С. Общая и Неорганическая химия. - М.: ВысIIIAя шк., 2003. - 743 с.
5. Общая и неорганическая химия: В 2-х ч. / О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Иванов. - М.: Пед. Пресса, 2002. - Ч. И. - 520 с.
6. Каличак Я.М., Кинжибало В.В., Котур Б.Я. и др.. Химия. Задачи, упражнения, тесты: Учебное пособие. - М.: Мир, 2001. - 176 с.
7. Государственная Фармакопея Украины / Государственное предприятие «Научно-экспертный фармакопейный центр». - 1-е изд. - М.: РИРЕГ, 2001. - 556 с.
8. www.tdmu.edu.te.ua / education.php.
б) Дополнительные:
1. В. Гомонай, С. Мильович бионеорганической химии. - Ужгород: ОАО «Патент», 2006. - 200 с.
2. Телегус В.С., Бодак О.И., Заречнюк А.С., Кинжибало В.В. Основы общей химии - Под ред. В.С. Телегуса: Учебник - М.: Мир, 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.,
доц. Демид А.Е.

Обсуждены и утверждены на заседании кафедры
_____________ 2013 протокол № ___

Пересмотрены на заседании кафедры
_____________ 20__ г. протокол № ___