Сравнительная оценка методов качественного и количественного анализа цинка сульфата

При наличии примесей соединений железа, меди и алюминия с раствором

аммиака выпадают осадки гидроксидов  соответствующих металлов, и об-

разуется ион тетрамминмеди  тёмно-синего цвета: 

 

Fe³⁺+  3OH^- →   Fe (OH)₃↓;

Fe²⁺+  2OH^- →   Fe(OH)₂ ↓    → (кислород, H₂O, свет) → Fe(OH)₃↓

Al³⁺  + 3OH^-→  Al (OH)₃ ↓белый осадок

Cu²⁺+  4NH₃ → [Cu(NH₃)₄] ²⁺синий раствор

 

 

 

Сульфат ион.

 

 

1. Сульфаты с растворимыми солями бария дают белый осадок нерастворимый в кислотах и щелочах: (фармакопейная реакция)

SO₄^2- +  Ba ²⁺⇒BaSO ₄↓

 

2. Реакция с катионами свинца или кальция. Наблюдается выпадение белого осадка.

 

Ba²⁺+SO₄^2-BaSO₄

3. Реакция с родизонатом бария. Пятно обесцвечивается.

 

 

 

2.4 Количественный анализ

 

1. Йодометрический метод.

 Индикатор-крахмал

Feqv= 1

 

 

 

 

Йодометрический метод анализа основан на окислительно-восстановительных  реакциях, связанных с восстановлением I₂ до I --ионов и с окислением I-- ионов до I₂:

I₂ + 2e   2I^-,  Eº = 0,536B

Кристаллический йод малорастворим в воде. Поэтому  обычно применяют раствор йода в KI, в котором йод связан в комплексное  соединение:

I₂ + I^-   [I₃ ]^-,  Eº = 0,545B

Методом йодометрии можно определять как  окислители, так и восстановители.

Вещества, легко окисляемые элементарным йодом (т. е. такие, окислительно-восстановительные  потенциалы систем которых меньше   ), титруют непосредственно стандартными растворами йода. Такие методы определения называют методами прямого йодометрического титрования. Так определяют сульфиды, сульфиты, тиосульфаты и другие сильные восстановители. В качестве индикатора применяют чувствительный реактив на йод – раствор крахмала, образующий с йодом соединение интенсивного синего цвета. При титровании в присутствии крахмала конечную точку титрования определяют по появлению синей окраски, вызываемой одной лишней каплей йода.

Окислители (т. е. вещества, окислительно-восстановительный  потенциал которых больше, чем   ) определяют методом косвенного йодометрического титрования. Для этого растворы окислителей обрабатывают избытком йодида калия, а затем выделившийся в эквивалентном окислителю количестве элементарный йод оттитровывают стандартным раствором тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Так определяют KMnO₄, K₂Cr₂O₇, KClO₃, Cl₂, Br₂2, соли меди (II), нитриты, пероксид водорода и другие окислители.

В некоторых  случаях применяют и метод  обратного йодометрического титрования. При этом к раствору определяемого  вещества (например, S^2- -иона) добавляют избыточное количество стандартного раствора йода и остаток не вступившего в реакцию с восстановителем раствора I₂ оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия.

Конец реакции между йодом и тиосульфатом устанавливают по изменению окраски  раствора крахмала, который добавляют  в титруемый раствор в конце  титрования вблизи точки эквивалентности, поскольку растворимость йодкрахмального  комплекса в воде мала и высокие  концентрации йода разрушают крахмал, причем образуются продукты, являющиеся не полностью обратимыми индикаторами.

Стандартный раствор йода можно приготовить  либо исходя из точной навески химически  чистого кристаллического йода, либо пользуясь йодом, имеющимся в  продаже. В последнем случае титр раствора устанавливают обычно по стандартному раствору тиосульфата натрия.

Титрование  йода тиосульфатом натрия Na₂S₂O₃ · 5H₂O происходит по уравнению реакции

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Стандартный раствор тиосульфата натрия по точной навеске приготовить нельзя, т. к. кристаллический Na₂S₂O₃ легко теряет кристаллизационную воду. Кроме того, тиосульфат является соединением очень неустойчивым.

Для стандартизации раствора тиосульфата натрия используют иодат калия KIO₃, бромат калия KBrO₃, дихромат калия K₂Cr₂O₇, гидроиодат калия KH(IO₃)₂ и др.

Метод йодометрии широко применяется в  химическом анализе. Этим методом определяют соединения мышьяка (III); медь (II) в солях, рудах; многие органические лекарственные  препараты – формалин, анальгин, аскорбиновую кислоту и др.

 

К достоинствам метода йодометрии можно отнести следующие:

1. Большая точность по  сравнению с другими методами  окислительно-восстановительного титрования.

2. Растворы йода окрашены, и титрование можно проводить  без индикатора. Желтая окраска ионов при отсутствии других окрашенных продуктов отчетливо видна при очень малой концентрации .

3. Йод хорошо растворяется  в органических растворителях,  поэтому метод широко применяется  для титрования в неводных  средах.

Недостатки метода, вызывающие ошибки при выполнении йодометрических  определений:

1. Потери йода из-за  его летучести. Поэтому титрование  проводят на холоду и по  возможности быстро. При необходимости  оставить раствор на некоторое  время для завершения реакции,  его хранят под притертой пробкой.

2. Окисление ионов йода  кислородом воздуха в кислой  среде.

3. Йодометрическое титрование  нельзя проводить в щелочной  среде вследствие диспропорционирования  йода.

4. Относительно медленные  скорости реакций с участием  йода.

5. В процессе хранения  стандартные растворы йода и  тиосульфата изменяют свой титр. Чтобы избежать ошибок, необходимо  периодически проверять титр  йода по тиосульфату, а титр  тиосульфата по дихромату калия.

 

 

2. Комлексометрическое титрование – это метод титрования, основанный на реакциях комплексообразования. Комплексонометрическое титрование как частный случай комплексометрического титрования основано на реакции комплексообразования катионов металлов с комплексонами - аминополикарбоновыми кислотами и их солями. Образующиеся комплексные соединения называют комплексонатами. Для комплексонометрического титрования в качестве титранта обычно применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, известную под названиями: натрия эдетат, трилон Б, комплексон III, хелатон III и др. Натрия эдетат образует с катионами многовалентных металлов устойчивые и хорошо растворимые в воде комплексонаты в стехиометрическом отношении 1:1 и используется для количественного определения алюминия, висмута, кальция, свинца, магния и цинка в лекарственных средствах. Индикаторы, применяемые для визуального определения конечной точки титрования, называются металлоиндикаторами. Они являются органическими красителями и обладают свойством изменять окраску при образовании комплексных соединений с катионами металлов. Металлоиндикаторы для комплексонометрии подбирают таким образом, чтобы их взаимодействие с катионами определяемых металлов было обратимым и устойчивость их комплексов была значительно меньше устойчивости комплексонатов, образующихся в процессе титрования.

Прямое титрование растворами натрия эдетата проводят следующим  образом: к анализируемому раствору, при необходимости нейтрализованному, прибавляют буферный раствор для  создания требуемого значения рН, затем  прибавляют металлоиндикатор. В процессе титрования раствором трилона Б  в точке эквивалентности окраска  раствора изменяется от окраски комплекса  металлоиндикатора с титруемым  катионом металла до окраски свободного металлоиндикатора. При обратном титровании к испытуемому раствору прибавляют натрия эдетат и его избыток оттитровывают  при определенном значении рН в присутствии  соответствующего металлоиндикатора  растворами солей цинка, магния, свинца и др. Допускается использование  в качестве титранта 0,05 М раствора натрия эдетата, что должно быть указано  в частной статье.

До начала титрования индикатор  образует характерно окрашенный комплекс с катионом металла. По мере титрования свободные катионы металла связываются  уже с титрантом – трилономБ. Причем комплекс металла с трилоном Б более прочный, чем с индикатором, поэтому когда мы связываем все  свободные катионы, начинает разрушаться  первоначальный комплекс, окраска меняется на свойственную свободному индикатору.

Трилон Б связывается  с катионами металла, имеющими заряд  от 2 до 4, и в любом случае фактор равен единице (при необходимости  распадается ионная связь с атомами  натрия).

Количественное  определение: Прямая комплексонометрия цинка сульфата в среде аммиачного буфера с рН 9,5-10,0. Индикатор эриохром черный Т. Титруют раствором трилона Б (0,05 моль/л) до синего окрашивания.

Добавляем индикатор:

Титруем трилоном Б:

Устанавливаем КТТ:

Вещества в препарате  должно быть не менее 99,0% и не более 102,0%.

 

 

 

 

 

2.5 Применение  цинка сульфата

Лекарственные средства цинка  окись, цинка сульфат используются наружно, их применение находится в  прямой связи с действием на белки: образуются альбуминаты, что способствует подсушиванию кожи при влажных ранах  и оказывает антибактериальное  действие.Также показаниями являются такие заболевания, как энтеропатическийакродерматит, круглое облысение, злокачественное облысение, пустулезные и флегмонозные угри.В качестве антисептического и вяжущего средства при конъюнктивитах (воспалении наружной оболочки глаза), хроническом катаральном ларингите (хроническом воспалении гортани, сопровождающемся выделением большого количества слизи), уретритах (воспалении мочеиспускательного канала), вагинитах (воспалении влагалища).

Способ применения:

Наружно в виде 0,1%, 0,25% и 0,5% растворов. При ларингитах для смазывания или орошений в виде 0,25-0,5% растворов. Для спринцеваний используют 0,1-0,5% растворы. В качестве рвотного средства внутрь по 0,1 — 0,3 г на прием (высшая разовая  доза 1 г).

Кроме того, на разные применения цинка приходится:

цинкование — 45-60 %

медицина (оксид цинка как антисептик) — 10 %

производство сплавов — 10 %

производство резиновых шин  — 10 %

масляные краски — 10 %

Биологическая роль цинка

Цинк:

 

-  необходим для продукции спермы и мужских гормонов;

- необходим для метаболизма витамина E, который является предшественником половых гормонов и включается в продукцию тестостерона;

- важен для нормальной деятельности простаты;

- участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста;

- необходим для расщепления алкоголя в организме, так как входит в состав алкогольдегидрогеназы.;

Содержание цинка в продуктах  питания:

Среди продуктов, употребляемых в  пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах. Однако в  тыквенных семечках содержится всего  на 26 % меньше цинка, чем в устрицах. Например, съев 45 граммов устриц, человек  получит столько же цинка, сколько  содержится в 60 граммах тыквенных  семечек. Практически во всех хлебных  злаках цинк содержится в достаточном  количестве и в легкоусваиваемой форме. Поэтому, биологическая потребность  организма человека в цинке обычно полностью обеспечивается ежедневным употреблением в пищу цельнозерновых продуктов (нерафинированного зерна).

Содержание цинка:

~0,25 мг/кг — яблоки, апельсины,  лимоны, инжир, грейпфруты, все мясистые  фрукты, зелёные овощи, минеральная  вода.

~0,31 мг/кг — мёд.

~2—8 мг/кг — малина, чёрная  смородина, финики, большая часть  овощей, большинство морских рыб,  постная говядина, молоко, очищенный  рис, свёкла обычная и сахарная, спаржа, сельдерей, помидоры, картофель,  редька, хлеб.

~8—20 мг/кг — некоторые зерновые, дрожжи, лук, чеснок, неочищенный  рис, яйца.

~20—50 мг/кг — овсяная и ячменная  мука, какао, патока, яичный желток, мясо кроликов и цыплят, орехи,  горох, фасоль, чечевица, зелёный  чай, сушёные дрожжи, кальмары.

~30—85 мг/кг — говяжья печень, некоторые виды рыб.

~130—202 мг/кг — отруби из пшеницы,  проросшие зёрна пшеницы, тыквенные  семечки, семечки подсолнечника.

Основные проявления дефицита цинка:

Недостаток цинка в организме  приводит к ряду расстройств. Среди  них раздражительность, утомляемость, потеря памяти, депрессивные состояния, снижение остроты зрения, уменьшение массы тела, накопление в организме  некоторых элементов (железа, меди, кадмия, свинца), снижение уровня инсулина, аллергические заболевания, анемия и другие.Для оценки содержания цинка в организме определяют его содержание в волосах, сыворотке и цельной крови.

Токсичность цинка. При длительном поступлении в организм в больших количествах все соли цинка, особенно сульфаты и хлориды, могут вызывать отравление из-за токсичности ионов Zn2+. 1 грамма сульфата цинка ZnSO4 достаточно, чтобы вызвать тяжелое отравление. В быту хлориды, сульфаты и оксид цинка могут образовываться при хранении пищевых продуктов в цинковой и оцинкованной посуде. Отравление ZnSO4 приводит к малокровию, задержке роста, бесплодию. Отравление оксидом цинка происходит при вдыхании его паров. Оно проявляется в появлении сладковатого вкуса во рту, снижении или полной потере аппетита, сильной жажде. Появляется усталость, чувство разбитости, стеснение и давящая боль в груди, сонливость, сухой кашель.