Квасцы применяют для полосканий, промываний и примочек при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек и кожи. Кроме того, этот препарат применяют как кровоостанавливающее средство при порезах (свертывающее действие).
Жженые квасцы используют в виде присыпок как вяжущее и высушивающее средство при потливости ног. Осушающее действие связано с тем, что жженые квасцы медленно поглощают воду:
KA1(SO4)2 + хH2O= KA1(SO4)2 • ХH2O
Вяжущим действием обладает и жидкость Бурова — 8 %-ный раствор алюминия ацетата Аl(СН3СОО)3.
Вживых организмах с биолигандами (оксикислотамй, полифенолами, углеводами, липидами) алюминий образует хелатные
комплексные соединения. Как правило, связи с органическими лигандами он образует через атомы кислорода. Например, при взаимодействии А13+ с полифенолами получаются комплексные соединения следующего состава:
Встоматологической практике находят широкое применение соединения алюминия, например белая глина (каолин) Al2O3 SiO2 2H2O. Каолин входит в состав цементов, которые используют как временный
пломбировочный материал, а также для штамповки коронок.
Таллий. Таллий относится к весьма токсичным элементам. Ион Тl+ склонен, подобно Ag+, образовать прочные соединения с серосодержащими лигандами:
Вследствие этого он очень токсичен, так как подавляет активность ферментов, содержащих тиогруппы —SH. Даже весьма незначительные количества соединений Т1+ при попадании в организм вызывают выпадение волос.
Вследствие близости радиусов К+ и Т1+ они обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Ионы Т1+ и К+ являются синергистами. Этим объясняется тот факт, что ферменты пируваткиназа и диолдегидратаза активируются не только ионами К+, но и ионами Т1+ (ион Т1+ замещает ион К+ в каталитическом центре ферментов). Синергизм таллия и калия проявляется и в том, что, подобно ионам К+, ионы Т1+ накапливаются в эритроцитах.
Соединения галлия, индия и, в особенности, таллия ядовиты.
246
§3. Лабораторная работа «Свойства элементов IIIA группы и их соединений»
Опыт 1. Получение борной кислоты из буры.
Впробирку с 5-6 каплями насыщенного горячего раствора буры внесите 2-3 капли концентрированной серной кислоты. Отметьте быстрое выпадение кристаллов борной кислоты после охлаждения. Составьте уравнение реакции.
Опыт 2. Свойства борной кислоты.
Впробирке с 5-6 каплями воды растворите при слабом нагревании несколько кристалликов борной кислоты и прибавьте 2-3 капли универсального индикатора. Отметьте цвет раствора. Определите рН раствора по шкале универсального индикатора.
Опыт 3. Гидролиз буры.
Впробирку внесите 5-6 капель раствора буры, добавьте 3 капли универсального индикатора. Отметьте цвет раствора. Определите рН раствора по шкале универсального индикатора. Напишите уравнения гидролиза буры по ступеням, учитывая, что в результате гидролиза по первой ступени образуется ортоборная кислота и метаборат натрия, по второй ступени - ортоборная кислота и гидроксид натрия.
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами.
Втри конические пробирки налейте по 5 капель разбавленных (1н) растворов кислот - соляной, серной и азотной - и опустите в них по кусочку алюминия одинакового размера. В какой из кислот более энергично протекает реакция? Изучите взаимодействие алюминия с концентрированными растворами этих кислот, а также с раствором щелочи.
Отметьте, что в концентрированных азотной и серной кислотах алюминий не растворяется (происходит пассивация металла).
Растворение в щелочи приводит к образованию гидроксосоли. Запишите уравнения реакций.
Опыт 5. Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств.
В3 пробирки внесите по 5-6 капель раствора соли алюминия и по каплям раствора гидроксида натрия до получения осадка гидроксида алюминия. В одну пробирку к полученному осадку прибавьте 3-5 капель раствора соляной кислоты, в другую - столько же раствора гидроксида натрия. Что происходит в обоих случаях?
Составьте вывод о свойствах гидроксида алюминия. Напишите:
а) молекулярное и ионное уравнения реакций получения гидроксида алюминия;
247
б) схему равновесия диссоциаций гидроксида алюминия, как кислоты и как основания;
в) молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой и гидроксидом натрия. Укажите названия полученных при этом соединений, а также как смещается равновесие диссоциации гидроксида алюминия при добавлении кислоты и щелочи.
Опыт 6. Гидролиз солей алюминия.
Впробирку внесите 2-3 капли раствора сульфата алюминия, добавьте 2 капли универсального индикатора. По цвету раствора определите рН раствора соли алюминия. Напишите полное уравнение гидролиза.
Вдругую пробирку поместите 4-6 капель раствора соли алюминия и добавьте столько же раствора карбоната натрия. Что образуется в результате гидролиза? Почему в этом случае гидролиз протекает необратимо?
Втретью пробирку поместите 5 капель раствора соли алюминия и прибавьте 1 каплю раствора NaOH. Что наблюдается? Прибавляйте в пробирку щелочь до полного растворения осадка. Затем прибавьте насыщенный раствор NH4Cl или несколько кристалликов этой соли. Раствор нагрейте или прокипятите до полного удаления аммиака. Наблюдайте выпадение белых студенистых хлопьев гидроксида алюминия.
§4. Задачи для самостоятельного решения
1.Рассчитайте степень диссоциации 0,1М раствора борной кислоты на первой ступени ее диссоциации, если К=5,7 10 10.
2.Сколько граммов борной кислоты можно получить из 125 г бора 90%-ной чистоты при окислении его азотной кислотой.
3.Приведите графическое изображение мета- и ортоборной кислот. Составьте уравнения реакций их получения.
4.Напишите графическую формулу простейшего борана
(диборана).
5.Напишите уравнение реакции, происходящей при сплавлении борного ангидрида с:
а) оксидом хрома (II); б) оксидом никеля (II).
6.Напишите уравнение реакции взаимодействия хлорида бора с
водой.
7.Напишите уравнение реакции горения борана.
8.Напишите уравнение реакции гидролиза тетрабората натрия.
9.На чем основано антисептическое действие ортоборной
кислоты?
248
10.Напишите уравнения реакций: 1) сплавления корунда с щелочью и 2) взаимодействия полученного продукта с серной кислотой.
11.Напишите диссоциацию в растворе алюмакалиевых квасцов. Какова реакция среды этого раствора? Почему?
12.Чем объяснить различие действия избытка гидроксида аммония и гидроксида натрия на раствор сульфата алюминия? Напишите соответствующие уравнения реакций.
13.Почему ион Аl3+ оказывает воздействие на ферментативные
процессы?
249
ТЕМА 6. ЭЛЕМЕНТЫ IVA ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
Вопросы к занятию
1.Общая характеристика элементов IV А группы на основе их электронной структуры, их характерные степени окисления.
2.Физические свойства элементов IV А группы.
3.Химические свойства: Отношение к воде, кислотам, щелочам и неметаллам.
4.Свойства основных соединений: оксидов, гидроксидов, солей.
5.Биологическая роль углерода, кремния, свинца, олова.
6.Применение углерода, кремния, свинца, олова и их соединений.
7.Фармакопейные препараты, содержащие углерод. Применение этих соединений в фармации.
§1. Общая характеристика элементов IV А группы на основе их электронной структуры, их характерные степени окисления.
Подгруппа углерода, в которую входят углерод, кремний, германий, олово и свинец, является главной подгруппой 4 группы Периодической системы.
На внешней электронной оболочке атомов этих элементов имеется 4 электрона и их электронную конфигурацию в общем виде можно записать так: ns2np2, где n - это номер периода, в котором расположен химический элемент. При переходе сверху вниз по группе неметаллические свойства ослабляются, а металлические возрастают, поэтому углерод и кремний - это неметаллы, а олово и свинец проявляет свойства типичных металлов. Образуя ковалентные полярные связи с атомами водорода, C и Si проявляют формальную степень окисления -4, а с более активными неметаллами (N, O, S) и галогенами проявляют степени окисления +2 и +4. При выяснении механизма реакций иногда используют изотоп углерода 13С (метод меченых атомов). Поэтому полезно знать, что распространенность изотопов углерода: 12С - 98.89 % и 13С - 1.11 %. Если ограничиться перечислением изотопов, распространенность которых более 0,01 %, то у кремния таких изотопа 3, у германия - 5, у олова - 10, у свинца 4 стабильных изотопа.
При обычных условиях углерод может существовать в виде двух аллотропных модификаций: алмаза и графита; сверхчистый кристаллический кремний - полупроводник.
С увеличением заряда ядра атома элемента стабильность гидридов типа ЭН4уменьшается.
При переходе от C к Pb устойчивость соединений со степенью окисления +4 уменьшается, а с +2 - увеличивается. У оксидов ЭО2
250