1.1. Люминесцентная реакция. 8-оксихинолин с ионами лития в щелочной среде образует соединение, обладающее голубовато-зеленой флуоресценцией. Предел обнаружения лития – 0,2 мкг. Не мешают 100 кратные количества ионов Na+, К+. При рН 9–10 флуоресцирующие оксихинолинаты дают ионы Al3+, Mg2+, Zn2+, поэтому их необходимо предварительно отделить.
На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора, содержащего ионы лития, каплю 2 М раствора КОН или NaOH и каплю 0,03%-ного этанольного раствора реагента. Образовавшееся пятно высушивают на воздухе и наблюдают голубовато-зеленое свечение в ультрафиолетовом свете.
Окрашивание пламени. Летучие соли лития (LiCl, LiNO3) окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет.
Открытие ионов калия 2.1. Реакция с винной кислотой – фармакопейная реакция. В основе
метода лежит реакция образования малорастворимого в воде гидротартрата калия:
K+ + H2C4H4O6 + CH3COONa → KHC4H4O6↓ + CH3COOH + Na+
К 2—3 каплям раствора, содержащего ионы калия, прибавляют 2—3 капли раствора гидротартрата натрия и для ускорения образования осадка потирают ст еклянной палочкой по стенкам пробирки. Выпадает белый кристаллический осадок. При использовании в качестве реагента винной кислоты необходимо добавить 2—3 капли раствора ацетата натрия.
2.2. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия, Na3[Co(NO2)6] – фармакопейная реакция. В основе второго метода лежит реакция с кобальтинитритом натрия, в ходе которой образуется желтый кристаллический осадок:
2K+ + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+
Поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли калия и осторожно прибавьте 1-2 капли свежеприготовленного раствора Na3[Co(NO2)6] или несколько кристалликов сухой соли. Выполнению реакции мешают ионы NH4+, но осадок (NH4)2Na[Co(NO2)6] легко разлагается при нагревании. Поэтому реакцию следует проводить при нагревании. Если рН раствора >7, то следует добавить по каплям 2М раствор СH3COOH, если рН раствора <3, то следует добавить по каплям 2М раствор CH3COONa для достижения необходимого значения рН. Среда с рН>7 – недопустима. Запишите наблюдения.
2.3. Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор соли калия или в сухую соль калия и затем внесите её в пламя горелки. Окраску пламени лучше наблюдать через синее стекло. Запишите наблюдения в тетрадь.
203
Открытие ионов натрия Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Соли натрия
окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет. Эта проба весьма характерна. Нужно иметь в виду, что реакция окрашивания пламени летучими солями натрия очень чувствительна (открываемый минимум – 0,00001 мкг натрия в пробе). В таких дозах натрий присутствует практически везде в пыли, воде (извлекается из стекла), поэтому о присутствии натрия в исследуемом препарате можно делать заключение лишь при наличии яркого и не исчезающего в течение нескольких секунд желтого окрашивания пламени.
Чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор соли натрия или в сухую соль натрия и затем внесите её в пламя горелки. Запишите наблюдения в тетрадь.
Открытие ионов бария 4.1. Реакция с серной кислотой - фармакопейная реакция. Серная
кислота и растворимые сульфаты с ионами бария Ва2+ образуют белый кристаллический осадок, нерастворимый в минеральных кислотах:
Ba2+ + SO42- BaSO4
Поместите в пробирку 1-2 капли раствора соли бария и добавьте к нему 2-3 капли 1 М раствора H2SO4.
Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.
4.2. Реакция с хроматом калия, K2CrO4 или дихроматом калия, K2Cr2O7. Хромат калия с ионами бария Ва2+ при рН = 4-5 образует желтый осадок хромата бария ВаCrO4:
Ba2+ + CrO42- ВаCrO4
Смешайте в пробирке по 5 капель растворов хлорида бария и хромата калия. Полученный осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку с осадком добавьте 2-3 мл 2 М раствора HCl, а в другую - 2-3 мл 2 М раствора СН3СООН. Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.
4.3. Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет. Чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор соли бария или в сухую соль и затем внесите её в пламя газовой горелки. Запишите наблюдения в тетрадь.
Открытие ионов кальция
5.1. Реакция с оксалатом аммония, (NH4)2C2O4. Весьма специфической реакцией на ион кальция является реакция образования
белого осадка оксалата кальция:
Ca2+ + (NH4)2C2O4 → CaC2O4↓ + 2NH4+
Поместите в пробирку 1-2 капли раствора соли кальция, 3-4 капли раствора (NH4)2C2O4 и 1-2 капли 2 М раствора аммиака. Полученный
204
осадок разделите на две части. В первую пробирку с осадком добавьте 2-3 мл 2 М раствора HCl, а в другую - 2-3 мл 2 М раствора СН3СООН. Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионномолекулярном виде.
5.2. Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Второй метод открытия кальция основан на реакции окрашивания пламени. С помощью реакции окрашивания пламени можно открыть кальций во всех соединениях, как растворимых в воде, так и нерастворимых. Обязательным условием проведения этой пробы является смачивание препарата раствором хлористоводородной кислоты. Смысл этой операции заключается в том, чтобы перевести ту или иную соль кальция в хлорид кальция, который летуч и поэтому окрашивает бесцветное пламя в характерный кирпично-красный цвет. Чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор хлорида кальция или в сухую соль и затем внесите её в пламя газовой горелки. Запишите наблюдения в тетрадь.
5.4. Гексацианоферрат (II) калия при рН>7 в присутствии NH4Cl взаимодействует с ионами кальция с образованием белого кристаллического осадка состава Kn(NH4)mCaFe(CN)6 , где n и m в зависимости от условий могут меняться от 0 до 2:
СаСl2 + K4Fe(CN)6 + NH4Cl = KNH4CaFe(CN)6 + 3КСl.
На часовом стекле перемешивают каплю исследуемого раствора с 2—3 каплями раствора реагента, затем добавляют 1–2 капли раствора NH4Cl, каплю этанола и снова перемешивают. Помутнение или появление кристаллического осадка указывает на присутствие кальция. Удобнее пользоваться черной капельной пластинкой или часовое стекло помещать на черную бумагу.
Открытие ионов магния
6.1. Реакция с гидрофосфатом натрия, Na2HPO4 . В основе метода открытия магния лежит реакция образования кристаллического магнийаммоний фосфата:
Mg2+ + PO |
3– + NH + |
→ MgNH PO |
↓ |
|
4 |
4 |
4 |
4 |
|
Реакция образования магний-аммоний фосфата является характерной кристаллоскопической пробой на магний, в связи с чем, используется не только вфармакопейном, но и в токсикологическом анализе.
Поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли магния, добавьте 2-3 капли раствора HCl (2 М) и 2-3 капли раствора Na2HPO4. Затем добавьте в пробирку 1 каплю раствора фенолфталеина и по каплям раствор аммиака (2 М), перемешивая содержимое пробирки стеклянной палочкой, до появления розовой окраски фенолфталеина ( рН 9). В присутствии иона Mg2+ выпадает белый кристаллический осадок. Запишите наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.
205
ТЕМА 3. ВОДОРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, ПРЕДЕЛЫ, ВЛИЯНИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ.
Вопросы к занятию
1.Биологическая роль и неорганические соединения, содержащие водород, в медицине и фармации
2.Вода: питьевая, дистиллированная, апирогенная. Получение. Вода для инъекций. Вода в перечне ГФ.
3.Жесткость воды. Единицы измерения, пределы и нормы, влияние на живые организмы.
4.Определение жесткости воды и методы ее устранения.
§1 Водород
В медицинской практике находит применение еще одно соединение водорода — водородпероксид Н2О2. Это соединение является важным побочным продуктом метаболизма. В продажу водородпероксид обычно поступает в виде 30 %-ного водного раствора — пергидроля.
Обычно в митохондриях атомы водорода, отщепленные от субстратов дегидрогеназами, передают свои электроны через цепь переносчиков кислороду О2, который восстанавливается при этом до воды (на молекулу О2 передаются 4 электрона, и из водной среды поступают 4 иона Н+, в результате чего образуется две молекулы воды):
Для клетки очень важно, чтобы, присоединив 4 электрона, молекула кислорода восстанавливалась до двух молекул воды. При неполном восстановлении кислорода, например в случае присоединения 2 электронов, образуется водородпероксид:
а при присоединении 1 электрона — надпероксидный (супероксидный) радикал О2 –:
Процесс разложения водородпероксида значительно ускоряется в присутствии солей тяжелых металлов. Катализируемое ионом металла разложение водородпероксида может приводить к образованию радикалов, наиболее важными из которых являются гидроксидный НО• и гидропероксидный НО2•. Например, под действием Fe2+ происходит разрыв связи НО—ОН:
206
Гидроксильный радикал •ОН затем реагирует с биоорганическим веществом RH:
Образовавшийся радикал R. окисляется до ROH:
Дальнейшее протекание свободнорадикальной реакции замещения приводит к образованию продуктов с более высокой степенью гидроксилирования. Аналогично действуют и другие радикалы: НО2 •, О2•. Важные промежуточные продукты восстановления элементного кислорода до воды — водородпероксид и супероксидный радикал очень токсичны для клетки. Токсичность связана с тем, что Н2О2 и О2 взаимодействуют с липидным слоем клеточных мембран и повреждают их.
Аэробные клетки могут защитить себя от вредного действия водородпероксида и супероксид-радикала с помощью ферментов каталазы и супероксиддисмутазы. Под действием медьсодержащего фермента супероксиддисмутазы (СОД) супероксидный радикал превращается в водородпероксид и элементный кислород:
Под действием каталазы водородпероксид превращается в воду и элементный кислород:
Освободившийся кислород принимает участие в дальнейших процессах биологического окисления.
Вмедицинской практике водородпероксид применяют в основном как наружное бактерицидное средство. Действие Н2О2 основано на окислительной способности водородпероксида и безвредности продукта его восстановления — воды. При обработке ран выделяющийся кислород играет двойную роль: 1) оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, убивая микробные тела; 2) образует пену, способствуя переходу частиц тканевого распада во взвешенное состояние
иочищению ран.
Вкачестве фармакопейного препарата используется 3 %-ный водный раствор водородпероксида, 6 %-ный раствор водородпероксида применяют для обесцвечивания волос. В виде 30%-ного раствора водородпероксид применяют при лечении бородавчатой формы красного плоского лишая и для удаления юношеских бородавок.
207
§2. Вода: питьевая, дистиллированная, апирогенная
Чистая вода, в отличие от воды питьевой, неопределенный термин. Для химика «чистая вода» — дистиллят; для микробиолога — вода, в которой могут обитать бактерии, а для фармаколога, провизора, врача — апирогенная вода, вода для инъекций. Питьевая вода всегда должна отвечать определённым установленным стандартам и ГОСТАм.
В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином питьевая вода высокого качества подразумевается: – вода с соответствующими органолептическими показателями — прозрачная, без запаха и с приятным вкусом;
–вода с рН = 7—7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л;
–вода, в которой суммарное количество полезных минералов не более 1 г/л;
–вода, в которой вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации настолько малы, что лежат за гранью возможностей современных аналитических методов);
–вода, в которой практически нет болезнетворных бактерий и
вирусов.
Краткий перечень неорганических и органических веществ, а также бактерий и вирусов в питьевой воде, оказывающих неблаготворное влияние на организм человека, представлен в таблице 1.
Опасные для здоровья человека химические вещества чаще всего вызывают рак либо воздействуют на печень и почки и как следствие – на кровь, поскольку почки и печень — “очистные органы человеческого организма”.
Некоторые соединения таблицы 1, например, медь и селен в малых концентрациях необходимы организму в качестве микроэлементов, в большой концентрации – яды.
Многие вещества как сера, хлор, железо, не рассмотрены в таблице, поскольку вред, наносимый ими, намного меньше по сравнению с воздействием мышьяка, ртути, свинца и других приведенных выше веществ.
При избытке хлора или сернистых соединений водопроводная вода имеет неприятный запах из-за наличия хлорноватой и сернистой кислот. Такая вода для питья не годится, ее следует очищать с помощью фильтра или покупать бутилированную питьевую воду в магазине.
Избыток железа — «ржавая» вода тоже не пригодна для питья; ее также следует очищать.
Очень опасно присутствие в питьевой воде микроорганизмов, особенно бактерий из группы кишечных палочек и энтеровирусы, поражающих желудочно-кишечный тракт, а также вирус
208