Помещение химической лаборатории должно быть просторным и светлым. Лаборатория должна быть снабжена необходимыми приборами и оборудованием. В каждой лаборатории должна быть хорошая вентиляция, необходимо наличие вытяжного шкафа, в котором проводят работы с использованием дурно пахнущих или ядовитых соединений, а также обжиг различных веществ. В специальных вытяжных шкафах хранят легколетучие, вредные, дурно пахнущие и легковоспламеняющиеся вещества (кислоты и щелочи, органические жидкости и др.). В лаборатории также необходимы водопровод, канализация, проводка электрического тока. Лаборатория должна иметь установку для дистилляции воды, так как все опыты нужно проводить только с использованием дистиллированной воды. Кроме рабочих столов в лаборатории должны быть письменные столы, шкафы и тумбочки для хранения посуды и реактивов, приборные столы для установки различных приборов.
При работе в химической лаборатории необходимо соблюдать следующие правила:
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Многие из веществ, используемых в органической химии, являются в той или иной мере воспламеняющимися, или токсичными, или теми и другими одновременно. Поэтому при работе в лаборатории необходимо строго соблюдать основные правила техники безопасности независимо от того, какой выполняют эксперимент.
1. Категорически запрещается работать одному в лаборатории, так как в экстренном случае будет некому оказать пострадавшему первую помощь и ликвидировать последствия неудавшегося эксперимента. Работать следует только в отведенное время под контролем преподавателя или других сотрудников.
2. Необходимо соблюдать тишину, чистоту и порядок. Поспешность и неряшливость в работе часто приводят к несчастным случаям. Нельзя отвлекать от работы и отвлекать своих товарищей. Запрещается держать на лабораторном столе посторонние предметы (сумки, учебники и т.д.).
4. Каждый должен знать, где находятся средства индивидуальной защиты, аптечка, средства для тушения пожара. Кроме очков, в лаборатории должны быть защитные маски, респираторы и противогазы. Во всех лабораториях в легко доступных местах находятся средства для пожаротушения (ящики с песком и совком, огнетушители, противопожарные одеяла), а также аптечки, которые снабжены всеми медикаментами, необходимыми для оказания первой медицинской помощи (растворы борной кислоты, гидрокарбоната натрия, перманганата калия, танина, нашатырного спирта, а также вата, бинт, иодная настойка, активированный уголь, мазь от ожогов, склянка для промывания глаз).
5. В лаборатории необходимо находиться в застегнутом хлопчатобумажном халате. Это обеспечивает некоторую индивидуальную защиту и позволяет избежать загрязнения одежды.
6. Приступать к работе можно после усвоения всей техники ее выполнения. Если вы испытываете какие-либо сомнения в методике проведения эксперимента или в технике безопасности, прежде чем продолжить работу, проконсультируйтесь с преподавателем.
7. Нельзя проводить опыты в загрязненной посуде. Посуду следует мыть сразу после окончания эксперимента.
8. Категорически запрещается пробовать химические вещества на вкус. Нюхать вещества следует осторожно, не поднося сосуд близко к лицу, а лишь направляя к себе пары или газы легким движением руки, при этом не следует делать полный вдох. Жидкие органические вещества и их растворы запрещается набирать в пипетки ртом, для этого необходимо использовать резиновые груши и другие приспособления.
9. В процессе работы необходимо следить, чтобы вещества не попадали на кожу, так как многие из них вызывают раздражение и ожоги кожи и слизистых оболочек.
10. Все банки, в которых хранятся вещества, должны быть снабжены этикетками с соответствующими названиями.
11. Запрещается нагревать, смешивать и взбалтывать реактивы вблизи лица. При нагревании нельзя держать пробирку или колбу отверстием к себе или в направлении работающего товарища.
12. Необходимо пользоваться защитными очками в следующих случаях:
а) при работе с едкими веществами (с концентрированными растворами кислот и щелочей, при дроблении твердой щелочи и т.д.);
б) при перегонке жидкостей при пониженном давлении и работе с ваккум-приборами;
в) при работе со щелочными металлами;
г) при определении температуры плавления вещества в приборе с концентрированной серной кислотой;
д) при работе с ампулами и изготовлении стеклянных капилляров.
13. Запрещено выливать в раковину остатки кислот и щелочей, огнеопасных и взрывоопасных, а также сильно пахнущих веществ. Для слива этих веществ в вытяжном шкафу должны находиться специальные сосуды с плотно притертыми крышками и соответствующими этикетками («СЛИВ КИСЛОТ», «СЛИВ ЩЕЛОЧЕЙ», «СЛИВ ОРГАНИКИ»).
14. Не разрешается бросать в раковину стекла от разбитой посуды, бумагу и вату.
15. После завершения работы необходимо отключить газ, воду, вытяжные шкафы и электроэнергию.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С КИСЛОТАМИ И ЩЕЛОЧАМИ
1. Хранить концентрированные кислоты и щелочи следует в вытяжном шкафу в прочной посуде на поддоне.
2. Все работы с кислотами и щелочами нужно проводить в защитных очках.
3. Концентрированную соляную и азотную кислоты можно переливать только в вытяжном шкафу. Разбавление кислот следует проводить в жаростойкой посуде, при этом кислоту необходимо приливать к воде небольшими порциями, при перемешивании (нельзя приливать воду к концентрированной кислоте, так как в этом случае выделяется большое количество теплоты, воды, как менее плотное вещество, вскипает на поверхности кислоты, и жидкость может быть выброшена из сосуда).
4. При растворении гидроксидов натрия и калия кусочки щелочи можно брать только пинцетом или шпателем, но не руками; растворение этих веществ следует проводить небольшими порциями.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С БРОМОМ
1. Бром необходимо хранить только в толстостенной посуде из темного стекла с плотно притертыми пробками в ящике с песком под тягой отдельно от концентрированных кислот и аммиака.
2. Все работы с бромом необходимо проводить в вытяжном шкафу в резиновых перчатках и защитных очках, так как он является сильно ядовитым веществом, действующим на слизистые оболочки и вызывающим при попадании на кожу тяжело заживающие ожоги. Категорически запрещается набирать бром в пипетку ртом; для этого следует использовать резиновую грушу.
3. Переносить склянки с бромом можно только в емкостях с песком.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ
1. Работы с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) следует проводить подальше от огня. Запрещается нагревать летучие и легковоспламеняющиеся жидкости (ацетон, эфиры, спирты, петролейный эфир, бензин, бензол, сероуглерод) на открытом пламени. Для нагревания ЛВЖ можно пользоваться водяной баней или электрической плиткой с закрытой спиралью, при этом колба должна быть снабжена водяным холодильником.
2. Нельзя нагревать горючие вещества в открытых сосудах. Это следует делать в колбах с обратным холодильником.
3. Перегонять ЛВЖ следует в приборе с водяным холодильником или на роторном испарителе. Нельзя перегонять жидкости досуха – это может привести к взрыву или пожару. Приборы, в которых содержится ЛВЖ, следует разбирать после удаления всех источников пламени (зажженные газовые горелки, спиртовки, электрические плитки с открытой спиралью и т.д.) и полного охлаждения колбы.
5. ЛВЖ должны храниться в металлических шкафах в количествах, не превышающих ежедневные потребности.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ УТЕЧКЕ ГАЗА И ТУШЕНИИ ЛОКАЛЬНОГО ПОЖАРА И ГОРЯЩЕЙ ОДЕЖДЫ
1. При возникновении пожара нужно быстро убрать все горючие вещества подальше от места возгорания, отключить газовую магистраль, все электроприборы и прекратить активный доступ воздуха в лабораторию.
2. Пламя следует тушить песком или противопожарным одеялом. Тушение пламени водой может привести к расширению очага пожара. В случае более обширной площади возгорания следует пользоваться огнетушителем.
3. Если на ком-либо загорится одежда, необходимо плотно на- крыть загоревшуюся ткань противопожарным одеялом. При возгорании одежды нельзя бежать, так как это способствует распространению пламени.
ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ ПРИ ОЖОГАХ И ОТРАВЛЕНИЯХ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
1. При термических ожогах первой степени (краснота и припухлость) обожженное место надо обработать спиртовым раствором танина, 96%-ным этиловым спиртом или раствором перманганата калия. При ожогах второй и третьей степени (пузыри и язвы) допустимы только обеззараживающие примочки из раствора перманганата калия, после чего необходимо обратиться к врачу.
2. При ожогах кислотами необходимо промыть пораженное место большим количеством проточной воды, а затем 3%-ным раствором гидрокарбоната натрия, после чего – снова водой.
3. При ожогах щелочами нужно промыть очаг поражения проточной водой, а затем разбавленным раствором борной или уксусной кислоты.
4. При попадании щелочи или кислоты в глаза необходимо промыть их проточной водой (3 – 5мин), а затем раствором борной кислоты (в случае попадания щелочи) или гидрокарбоната натрия (в случае попадания кислоты), после чего обратиться к врачу.
5. При ожогах фенолом очаг поражения следует обработать 70%-ным этиловым спиртом, а затем глицерином до исчезновения белых пятен на коже. При отравлении парами фенола категорически запрещается пить молоко.
6. При ожогах бромом его нужно смыть 96%-ным спиртом или разбавленным раствором щелочи, после чего место поражения смазать мазью от ожогов и обратиться к врачу. При отравлении парами брома необходимо несколько раз глубоко вдохнуть пары этилового спирта, а затем выпить молока.
7. При попадании на кожу едких органических веществ, не растворимых в воде, их необходимо смыть большим количеством подходящего растворителя. После оказания первой помощи пострадавший должен быть направлен в медпункт.
Меры предосторожности и оказание первой помощи пострадавшим
Общие правила работы в лаборатории
1. До занятия необходимо внимательно ознакомиться с темой работы, используя методические пособия, учебник и конспект лекции.
2. В химической лаборатории следует работать в халате! В лаборатории запрещается снимать и развешивать верхнюю одежду , громко разговаривать, принимать пищу, курить, включать и выключать рубильники и трогать приборы, не относящиеся к данной работе.
3. Рабочее место надо содержать в чистоте, не загромождая его предметами, не относящимися к данной работе. Реактивы, пролитые или рассыпанные на столе или на полу, следует тотчас же нейтрализовать и убрать.
4. Лишние книги и тетради, а тем более посторонние предметы, не должны находиться на рабочем столе. Методические пособия, необходимые для работы, и рабочие тетради следует оберегать от попадания на них воды, кислот, щелочей и других химических реактивов.
5. Реактивы, предназначенные для общего пользования, нельзя уносить на свое рабочее место. Чтобы не спутать пипетки, применяемые для взятия реактивов, и пробки от склянок, после взятия требуемого количества реактива их следует немедленно возвращать на место. Сухие реактивы берут чистым микрошпателем или специальной ложечкой.
6. После использования реактивов, содержащих серебро или тяжелые металлы, их следует выливать в специальные банки.
7. По окончании работы необходимо убрать рабочее место, выключить электронагревательные приборы, закрыть воду и газ. Перед уходом из лаборатории следует еще раз проверить закрыты ли водопроводные краны и выключены ли электроприборы.
Техника безопасности и меры предосторожности
1. Все опыты, связанные с применением или образованием ядовитых веществ, а также вредных паров и газов, разрешается проводить только в вытяжном шкафу, дверцы которого должны быть опущены на треть. В случае прекращения работы вентиляционных установок опыты в вытяжных шкафах должны быть немедленно прекращены.
2. Запрещается производить опыты со всевозможными взрывчатыми и огнеопасными смесями. Опыты с малыми количествами (1–2 мл) легко воспламеняющихся веществ (например, со спиртовыми, гексановыми или бензольными растворами) проводят только вдали от огня.
3. При нагревании и кипячении растворов в пробирке необходимо пользоваться держателями и следить за тем, чтобы отверстие пробирки не было обращено в сторону самого работающего, соседа по столу. Это особенно важно соблюдать при нагревании концентрированных растворов кислот и щелочей.
4. Не следует наклоняться над сосудом, в котором происходит нагревание или кипячение жидкости, во избежание попадания брызг в лицо и глаза. При необходимости определить запах паров или выделяющегося газа не вдыхать их непосредственно из рабочего сосуда, а легким движением руки направить газы к себе и осторожно вдохнуть.
5. При разбавлении концентрированных кислот (особенно серной) и щелочей следует небольшими порциями вливать кислоту (или щелочь) в воду , а не наоборот, непрерывно помешивая раствор.
Оказание первой помощи
1. При воспламенении горючей жидкости на одежде работающего необходимо немедленно погасить пламя на пострадавшем, завернув его в асбестовое или шерстяное одеяло, которое должно находиться в лаборатории на постоянном, заранее известном месте.
2. При ожогах концентрированными растворами кислот обожженное место промывают сильной струей воды в течение 2–3 мин, затем 2–3%-ным раствором соды, после чего накладывают марлевую повязку, смоченную 1–2%-ным раствором перманганата калия. При сильных ожогах следует после оказания первой помощи обратиться к врачу.
3. При ожогах концентрированными растворами щелочей обожженное место промывают обильным количеством воды до тех пор, пока кожа не перестанет казаться скользкой, затем 1–2%-ным раствором борной или уксусной кислоты, после чего накладывают марлевую повязку, смоченную спиртовым раствором танина или 1–2%-ным раствором перманганата калия.
4. При ожогах горячими металлами или стеклом обожженное место многократно смачивают раствором перманганата калия и спиртом, а затем смазывают мазью от ожогов.
5. При попадании кислоты, щелочи или какого-либо другого реактива в глаза их следует сразу же промыть обильным количеством воды и немедленно направить пострадавшего к врачу.
6. При больших порезах рану ни в коем случае не промывать водой! Кровь сама очищает рану. Прочно сидящие в ране чужеродные тела, например, осколки стекла, нельзя удалять без врача. Рану забинтовать стерильным сухим бинтом. Не употреблять вату! При сильном кровотечении наложить жгут выше раны.
7. При отравлении сероводородом, хлором, парами брома, оксидом углерода пострадавшего надо вывести на свежий воздух, а затем направить к врачу.
8. При отравлении солями ртути и других тяжелых металлов необходимо немедленно обратиться к врачу.
ПРАВИЛА РАБОТЫ С ПРИБОРАМИ
Порядок работы с иономером «Эксперт – 001»
Ионометрические измерения рХ (рН), молярной и массовой
Концентрации ионов в режиме «рН-метр – иономер»
На приборе «Эксперт – 001»
Выбор измеряемого иона
Выберите ион, по которому вы будете проводить градуировку и выполнение контрольной задачи. Для этого нажмите кнопку «ИОН» и кнопками «3» и«4» выберите из общего списка требуемый ион, например, калий «К» . На дисплее появится надпись с обозначением определяемого иона и его молярной массой:
Выберите ион, нажмите кнопку «ВВОД». На дисплее появится окно выбора режима «рН-МЕТР – ИОНОМЕР» .
2. Градуировка (калибровка) анализатора по выбранному иону. (Порядок проведения градуировки на примере иона калия)
2.1. Установление количества точек градуировки
После выхода в окно выбора режима «рН-МЕТР – ИОНОМЕР» нажмите кнопку «КЛБ» для перехода в состояние градуировки. На дисплее появится надпись:
В верхней строчке отобразится обозначение текущего режима «Калибр. ион» , строкой ниже - символ определяемого иона, в данном случае иона калия«К» . Вместо прочерков будут проставлены значения концентрации (в единицах мг/л и рХ), э.д.с. для первой точки градуировки (п1 ) и в правом нижнем углу после дробной черты - количество точек градуировки (N) , сохранённые в памяти анализатора после последней градуировки.
Примечание - Для градуировки pH значение концентрации в единицах мг/л не отображается.
Приступая к новой градуировке, в первую очередь необходимо ввести число точек градуировки (N) , равное числу приготовленных градуировочных растворов.
Внимание! Следите, чтобы установленное число точек градуировки совпадало с количеством градуировочных растворов, и чтобы на всех заявленных точках были выполнены измерения э.д.с. электродной системы в соответствующих растворах.
Для ввода числа точек градуировки нажмите кнопку с символом «N» красного цвета. На дисплее появиться надпись:
Мигающий прямоугольник указывает на готовность прибора к вводу нового значения N. Введите число точек градуировки (от 2 до 5) нажатием кнопки с соответствующей цифрой, например «3» или выберите нужную цифру, перебирая цифры от 2 до 5 с помощью кнопок «Þ » и «Ü », и нажмите кнопку «ВВОД». Выбранное число точек градуировки зафиксируется в правом нижнем углу дисплея:
2.2. Ввод значений рХ или массовых концентраций точек градуировки и измерение э.д.с.
Для каждой точки градуировки выполняют ввод значения рХ или массовой концентрации (в мг/л) соответствующего градуировочного раствора и измерение э.д.с. электродной системы в этом растворе с последующим сохранением (после стабилизации) измеренного значения в памяти анализатора.
Для ввода значения рХ первого градуировочного раствора нажмите кнопку «ЧИСЛ» . В месте ввода значения рХ появится мигающий прямоугольник:
Наберите на клавиатуре число, соответствующее значению рХ первого градуировочного раствора, например, «5»:
Примечание - Чтобы удалить набранную цифру, нажмите кнопку «Ü ». Каждое нажатие удаляет последнюю набранную цифру. Данная операция применяется в случае необходимости исправлений при вводе численных значений (здесь и далее).
 |
При этом анализатор автоматически рассчитает и отобразит на дисплее соответствующее значение массовой концентрации иона калия.
В случае если градуировочные расгворы приготовлены в единицах массовой концентрации, пользователь имеет возможность вводить в память анализатора значения концетраций в единицах «мг/л» без пересчета в единицы рХ. Для ввода значения массовой концентрации первого градуировочного раствора нажмите кнопку «мг/л». В месте вводи значения массовой концентрации появится мигающий прямоугольник:
Наберите на клавиатуре число, соответствующее значению массовой концентрации первого градуировочного раствора в мг/л, например, «0,5»:
Нажмите кнопку «ВВОД». Набранное значение зафиксируется и на дисплее появится надпись:
При этом анализатор автоматически рассчитает и отобразит на дисплее соответствующее значение рХ.
Погрузите электроды в первый градуировочный раствор и нажмите кнопку «ИЗМ». Начнётся измерение э.д.с., на дисплее появится надпись «Измерение» и показание таймера (время с начала измерения). В левом верхнем углу дисплея появится символ степени заряда аккумулятора:
После того, как значение э.д.с. установится (дрейф значения э.д.с. не более ±1,5 мВ/мин, нажмите кнопку «ВВОД». Появится запрос:
Для подтверждения нажмите кнопку «ВВОД». Появится надпись с результатами градуировки для точки «п1 »:
Извлеките электроды из первого градуировочного раствора, промойте дистиллированной водой, осушите фильтровальной бумагой и погрузите во второй градуировочный раствор.
Перейдите ко второй точке градуировки «п2» . Для этого нажмите кнопку «4» . На дисплее установится окно градуировки для точки п2 (в правом нижнем углу дисплея «п1» заменится на «п2».
Градуировка по второму и остальным градуировочным растворам производится гак же, как и для первого градуировочного раствора.
Примечание - Градуировку следует проводить, начиная со стандартных растворов с наименьшей концентрацией, последовательно переходя к более концентрированным растворам, т.е. от больших значений рХ к малым.
2.3. Выполнение ионометрических измерений
Погрузите электроды в анализируемый раствор. Выберите режим «рН-МЕТР-ИОНОМЕР». Нажмите кнопку «ИОН», кнопками «4» и «3» выберите из списка ион, измерение содержания которого вы планируете проводить, например калий («К»), и нажмите кнопку «ВВОД» (выбор иона производится в соответствие с п.1).
После выхода в режим «рН-МЕТР-ИОНОМЕР» нажмите кнопку «ИЗМ». Прибор перейдёт в состояние измерения выбранного иона (в данном случае иона калия) и на дисплее появится надпись:
В первой строке сверху появится символ состояния заряда аккумулятора и показание таймера. Во второй строке отобразится название текущего режима измерения «рН-метр- иономер». В третьей - определяемый ион, выбранный пользователем (в данном случае калий). В нижней строке - результат измерения.
Для представления результата измерения в разных единицах нажмите соответствующие кнопки: «мВ» - для представления в единицах э.д.с. электродной системы (мВ), «рХ» - для представления в единицах отрицательного десятичного логарифма активности (рХ), «М» - в единицах молярной концентрации (моль/л или ммоль/л) или «мг/л» - в единицах массовой концентрации (мг/л):
Стабилизация показаний происходит примерно через 2-3 минуты. Для более точной оценки стабилизации показаний выберите единицы измерения «мВ». Результат изменения фиксируют, когда амплитуда изменения э.д.с. не превышает ±1,5 мВ/мин для всех модификаций анализаторов при использовании стандартных электродных систем.
Для выхода из режима измерения нажмите кнопку «ОТМ». Прибор вернется в состояние выбора режима работы «рН-метр-иономер».
2.2. Порядок работы с фотометром «Эксперт – 003»
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ХИМИЯ»
Учебное пособие
Белгород 2015г.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ.. 3
ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА.. 10
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. 15
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. 27
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. 51
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. 55
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. 62
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Работа в химической лаборатории неизбежно связана с рядом опасных и вредных факторов. Для обеспечения безопасности людей необходимо соблюдать определенные правила. Неумелое или небрежное обращение с химическими реактивами и оборудованием может привести к несчастному случаю.
Химическая лаборатория оборудована специальными рабочими столами, шкафами и полками для реактивов, посуды, растворов. Для работы с ядовитыми летучими веществами имеются вытяжные шкафы. Лаборатория снабжена водопроводом и канализацией.
Мебель и оборудование располагаются так, чтобы проходы между столами и выход из лаборатории были всегда свободными для обеспечения возможности быстрой эвакуации людей в экстренных случаях.
В химической лаборатории обязательно имеются средства противопожарной безопасности, а также аптечка для оказания первой помощи.
Общие правила поведения в лаборатории
1. Лабораторные работы выполняются студентами во время, предусмотренное расписанием занятий. Категорически запрещается работать в лаборатории в неустановленное время без разрешения преподавателя.
2. В лаборатории никогда нельзя работать одному.
3. Запрещается посещение студентов, работающих в лаборатории, посторонними лицами, а также отвлечение студентов посторонними работами и разговорами.
4. В лаборатории необходимо соблюдать порядок и тишину. Шум и посторонние разговоры отвлекают внимание и могут привести к ошибкам в работе.
5. Нельзя находиться в лаборатории в верхней одежде. Следует работать обязательно в халате, застегивающемся спереди, иметь при себе полотенце. Студенты без халата к выполнению работ не допускаются .
7. Запрещается проводить какие-либо опыты, не предусмотренные программой практикума, приносить свои реактивы, выносить реактивы из лаборатории.
8. К выполнению лабораторной работы можно приступать после тщательного изучения методики и правил работы с приборами.
9. На рабочем столе должны находиться необходимые реактивы, оборудование и посуда, рабочий журнал. Поверхность стола должна быть чистой и сухой. Не следует загромождать стол посторонними предметами, ставить на него портфели, сумки и т.д.
10. Во время работы не следует спешить и суетиться. Торопливость, беспорядочность и неряшливость приводят к неудачам в работе, а иногда и к несчастным случаям. Если при выполнении работы возникают какие-либо затруднения, нужно обратиться за советом к лаборанту или преподавателю.
11. При выполнении лабораторной работы все операции необходимо выполнять над столом.
12. После окончания работы следует вымыть посуду, отключить электроприборы, выключить воду, привести в порядок рабочее место и сдать его лаборанту. Бумагу, использованные фильтры, мусор, осколки разбившейся посуды необходимо выбрасывать в мусорное ведро, ни в коем случае не в раковину. О случаях нарушения порядка (разбита посуда, испорчены реактивы и т.п.) необходимо сообщить преподавателю или лаборанту.
ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА
В лаборатории используется стеклянная, фарфоровая, металлическая посуда. Наиболее часто опыты проводят в стеклянной посуде.
Стеклянная химическая посуда условно делится на три группы: посуда общего назначения, мерная посуда, специальная посуда.
Посуда общего назначения используется для самых разнообразных целей. Изготавливается она из обычного и термостойкого стекла.
Пробирки (рис. 1) служат для проведения опытов с небольшими количествами веществ. Обычная лабораторная пробирка имеет размеры 15´150 мм и емкость около 20 мл. При проведении опыта не следует заполнять пробирку более чем на 1/3 объема. Перемешивают реактивы в пробирке легким встряхиванием, постукивая по ней. Нельзя перемешивать вещества резким встряхиванием, закрыв отверстие пробирки пальцем. Нагревают жидкость в пробирке на водяной бане или на открытом пламени, закрепив ее в пробиркодержателе. При этом нагревают не дно пробирки, а сначала верхнюю часть жидкости, затем прогревают всю пробирку. Пробирку держат отверстием от себя и от работающих рядом, чтобы в случае внезапного выброса горячей жидкости она ни на кого не попала.
Химические стаканы (рис. 2) – тонкостенные сосуды цилиндрической формы. Они предназначены для выполнения различных операций – приготовления растворов, проведения некоторых химических реакций и т.д. Химические стаканы изготавливаются в соответствии с ГОСТ, емкость их бывает различной – от 50 мл до 2 л. Различаются они и по форме (высокие и низкие, с носиком и без носика).
Плоскодонные и конические колбы (рис. 3) применяются для самых различных работ (приготовление растворов, фильтрование и т.д.). Небольшие конические колбы, иначе называемые колбами Эрленмейера, применяются для титрования. Емкость плоскодонных конических колб может быть различной – от 25 мл до 5 л. Изготавливают разнообразные колбы: с узким и широким горлом, с обычным цилиндрическим горлом и с отогнутыми краями, а также со специальным пришлифованным горлом. Такие колбы герметично закрываются специальными пробками стандартных размеров. Если колба изготовлена из термостойкого стекла, на ней имеется соответствующее обозначение: ТС, матовый прямоугольник или кружок.
Круглодонные колбы (рис. 4) предназначены для проведения синтезов, могут использоваться при перегонке жидкостей. Они могут иметь одно, два, три, реже четыре горла стандартных размеров. Как правило, одно из них более широкое, остальные узкие.
Химические воронки (рис. 5) различной емкости используются для переливания жидкостей, для фильтрования. Угол воронки чаще всего составляет 60°. Хвостовая часть воронки имеет косой срез, необходимый для того, чтобы переливаемая жидкость стекала по стенке сосуда и не разбрызгивалась.
Эксикаторы (рис. 6) используются для сохранения химических веществ в сухой атмосфере. Эксикатор представляет собой толстостенный стеклянный сосуд с широкой притертой крышкой. На дно эксикатора помещают влагопоглощающее вещество, например прокаленный хлорид кальция. Сверху кладут фарфоровую решетку, на которую ставятся чашки или бюксы с веществами. Эксикатор герметично закрывается крышкой. Герметичность обеспечивается специальной смазкой, которая наносится на пришлифованные поверхности. Крышку открывают, перемещая ее в горизонтальном направлении. Эксикатор переносят, придерживая крышку.
Капельницы (рис. 7) предназначены для работы с индикаторами.
Мерная посуда применяется для измерения объемов жидкостей. Она калибрована, т.е. имеет метку, отмечающую определенный объем жидкости. Калибрование точной мерной посуды производят при температуре 20°С, что указывается на посуде. Отклонение температуры на ± 5°С не вызывает значительного изменения объема. Поэтому с мерной посудой работают при температуре, отличающейся в указанных пределах от той, при которой производилась калибровка. В случае необходимости делают соответствующий пересчет.
Если мерная посуда, кроме метки, отмечающей общий объем, имеет еще метки, которые делят общий объем на части, то такая посуда называется градуированной. При работе с градуированной посудой необходимо установить цену деления.
Мерные (измерительные) цилиндры, мензурки позволяют грубо измерить объем жидкостей. Для точного измерения предназначены мерные колбы, бюретки, пипетки.
Для правильного измерения объема жидкости мерную посуду наполняют ею так, чтобы мениск касался метки, при этом глаз должен находиться на уровне метки. Уровень смачивающих стекло прозрачных жидкостей (воды, водных растворов, спирта) устанавливают по нижнему краю вогнутого мениска, а для непрозрачных и темноокрашенных – по верхнему краю.
Мерные цилиндры и мензурки (рис. 8) используют при приготовлении растворов. Мензурки в отличие от мерных цилиндров имеют коническую форму. Емкость мерных цилиндров от 10 мл до 2 л, мензурок – от 50 до 500 мл. Измерение объемов жидкостей при помощи мензурок дает меньшую точность.
Мерные колбы (рис. 9) предназначены для приготовления растворов точной концентрации. Это мерная посуда на наливание, они имеют одну метку на длинном узком горлышке. Мерные колбы бывают различной емкости – от 50 мл до 2 л. Они бывают с притертой пробкой и без нее.
Пипетки и бюретки (рис. 10)– это мерная посуда, используемая при проведении химического анализа. Пипетки предназначены для отбора точных объемов анализируемых растворов. Бюретки используются для титрования (см. работу 1).
Фарфоровая химическая посуда также довольно часто используется при выполнении химического эксперимента.
Выпарная (выпарительная) чашка (рис. 11)– круглодонная тонкостенная емкость с носиком или без. Применяется для упаривания и выпаривания растворов.
Ступка (рис. 12) – толстостенная фарфоровая посуда.Нижняя внешняя поверхность ступки плоская, а внутренняя – сферическая. Ступки используют для измельчения и растирания твердых веществ с помощью пестика .
Тигли (рис. 13) применяются для прокаливания веществ. Они бывают различной емкости от 2 мл до 100 мл.
В лаборатории также применяются фарфоровые стаканы, кружки и т.д.
| Рис. 1. Пробирки | 
Рис. 2. Химические стаканы
|
||||
 Рис.3. Плоскодонные конические колбы
| 
Рис. 4. Круглодонная колба
|
||||
Рис. 5. Воронка
| 
Рис. 6. Эксикатор
| 
Рис. 7. Капельницы
| |||
| Рис. 8. Мерный цилиндр | 
Рис. 9. Мерные колбы
| ||||
Рис. 10. Пипетки: Мора(а), градуированные (б) и бюретка (в)
| 
Рис. 12. Ступка и пестик
| ||||
Рис. 11. Выпарительная чашка
| |||||
Рис. 13. Тигель
| |||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Общие понятия
Раствор – гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах . В истинном растворе растворенные вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов в растворителе. Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Например, в случае раствора соли в воде растворителем является вода. Если оба компонента до образования раствора находились в одинаковом агрегатном состоянии, например жидком (спирт и вода), то растворителем чаще всего считается компонент, находящийся в растворе в относительно большем количестве. Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы.
Растворы электролитов – это растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот и оснований. В них растворенные вещества присутствуют в виде молекул и ионов (слабые электролиты) или только в виде ионов (сильные электролиты). Электрическая проводимость этих растворов выше, чем растворителя.
Растворы неэлектролитов – это растворы веществ, не диссоциирующих в растворителе. Они практически не проводят электрический ток. Неэлектролиты в растворе диспергированы до молекул.
Раствор, находящийся при данных условиях в равновесии с растворяемым веществом, называется насыщенным раствором. В нем содержится максимально возможное количество растворенного вещества при заданной температуре.
Раствор, в котором при данных условиях предел растворимости не достигнут, называется ненасыщенным. Концентрация растворенного вещества в нем меньше, чем в насыщенном растворе.
Раствор, в котором при данной температуре содержится большее количество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе, называется пересыщенным. Такие системы являются метастабильными, т.е. при отсутствии внешних воздействий могут достаточно долгое время оставаться без изменений, но при введении, например, маленького кристалла растворенного вещества весь избыток его в растворе быстро выпадает в осадок, раствор переходит в устойчивое состояние и становится насыщенным.
Титриметрический анализ
3.1. Сущность титриметрического метода анализа
Титриметрия (титриметрический анализ) – это количественный химический метод анализа, основанный на точном измерении объема стандартного раствора (титранта), вступающего в реакцию с определяемым веществом.
Стандартным называется раствор реагента с точно известной концентрацией. Стандартный раствор добавляется из бюретки по каплям к определенному объему анализируемого раствора. Этот процесс называется титрованием.
Состояние системы, когда количество добавляемого титранта эквивалентно количеству определяемого вещества, называется точкой эквивалентности , или теоретической точкой конца титрования . Для фиксирования точки эквивалентности используют различные индикаторы или инструментальные методы. Резкое изменение окраски индикатора соответствует конечной точке титрования, которая, строго говоря, не всегда совпадает с точкой эквивалентности.
Титриметрия как метод анализа имеет ряд достоинств. Во-первых, этовысокая скорость и точность анализа, а также применимость для определения различных количеств веществ. Во-вторых,этим методом в одном и том же растворе часто можно определять одновременно несколько веществ. Еще одно достоинство –возможность автоматизировать титрование.
В титриметрии применяются реакции, удовлетворяющие следующим требованиям.
· Реакция должна протекать быстро.
· Реакция должна быть стехиометрична и протекать строго по уравнению.
· Она должна протекать количественно, почти до конца, т.е. константа равновесия реакции К р ³ 10 8 .
· Основной реакции не должны мешать побочные реакции и посторонние вещества.
· Должна четко фиксироваться точка эквивалентности с помощью подходящего индикатора.
Вычисления в титриметрии
В основе расчетов в титриметрическом анализе лежит закон эквивалентов : вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах . В случае реакций между растворами (титруемого вещества и титранта) его записывают следующим образом
,
где С Н1 и С Н2 – молярные концентрации эквивалента реагирующих веществ (нормальные концентрации),
V 1 и V 2 – объемы растворов.
По известным значениям объемов растворов и концентрации титранта рассчитывают молярную концентрацию эквивалента для исследуемого раствора (нормальность), а далее при необходимости можно найти молярную концентрацию, содержание определяемого вещества в г/л, массу определяемого вещества в образце и т.д.
При серийных анализах удобно пользоваться титром стандартного раствора по определяемому веществу.
Например, T(KMnO 4 /Fe 2+) = 0.005585 г/мл означает, что одним миллилитром стандартного раствора KMnO 4 можно оттитровать 0,005585 г ионов Fe 2+ .
Цель работы.
1. Научиться готовить растворы с заданной массовой долей растворенного вещества (процентной концентрацией) из твердого вещества и разбавлением.
2. Освоить метод кислотно-основного титрования.
Реактивы.
Оборудование и посуда.
· Бюретки.
· Стаканы на 150-200 мл.
· Набор ареометров.
· Цилиндры.
· Пипетки на 10, 20, 25 мл.
· Колбы конические для титрования на 100 или 250 мл.
Выполнение работы.
Опыт №1.Приготовление раствора заданной процентной концентрации.
1.1. Приготовление раствора из твердого вещества и воды.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Биогенные s- и р-элементы
К s-элементам относятся первые два элемента каждого периода. Электронная формула внешнего слоя ns 1 –ns 2 . К ним относятся элементы главной подгруппы I группы (IА группы) – водород, щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), а также элементы главной подгруппы II группы (IIA группы) – Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, и элемент VIIIА благородный газ гелий Не. Некоторые из них относятся к макроэлементам (H, Na, K, Ca, Mg), другие – к микроэлементам (например, Sr, Ba, Ra). Первые пять элементов являются жизненно необходимыми (незаменимыми), биогенными элементами. Остальные s-элементы (Li, Rb, Cs, Fr, Be, Sr, Ba, Ra) являются примесными элементами.
К р-элементам относятся последние 6 элементов II–VI периодов (VII период не завершен). Электронная формула внешнего слоя этих элементов np 1 –np 6 . Это элементы главных подгрупп III–VIII групп (кроме гелия, он s-элемент). Из них к макроэлементам относятся O, C, N, P, S, Cl, они же являются жизненно необходимыми биогенными элементами. Большинство р-элементов относятся к примесным микроэлементам. Из микроэлементов только йод (I) относится к числу незаменимых биогенных элементов. Фтор (F) также можно считать элементом, необходимым для нормального функционирования живых организмов. Некоторые исследователи относят и селен (Se) к жизненно необходимым элементам.
Группа IA (водород)
Пероксид водорода – это соединение водорода, элемента IА группы, который относится к s-семейству. Пероксид водорода является важным побочным продуктом метаболизма. Обычно в митохондриях идет восстановление О 2 до Н 2 О:
О 2 0 + 4 Н + + 4е = 2Н 2 О -2 .
При неполном восстановлении кислорода образуется пероксид водорода:
О 2 0 + 2Н + + 2е = Н 2 О 2 -1 .
Пероксид водорода, как промежуточный продукт восстановления кислорода, очень токсичен для клетки. Токсичность связана с тем, что Н 2 О 2 взаимодействует с липидным слоем клеточных мембран и выводит их из строя.
Аэробные клетки могут защитить себя от вредного действия пероксида водорода с помощью фермента каталазы, под действием которой Н 2 О 2 превращается в воду и кислород:
2Н 2 О 2 
2Н 2 О + О 2
.
Освободившийся кислород принимает участие в дальнейших процессах биологического окисления.
Аналогичное разложение пероксида водорода можно осуществить в лабораторных условиях под действием MnO 2 в качестве катализатора.
2Н 2 О 2 
2Н 2 О + О 2
.
В медицинской практике пероксид водорода применяют в основном как наружное бактерицидное средство. Действие Н 2 О 2 основано на окислительной способности пероксида водорода и безвредности продукта его восстановления – воды. При обработке ран выделяющийся кислород играет двоякую роль. Во-первых, он оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, убивая микробные тела. Во-вторых, образует пену, способствуя переходу частиц тканевого распада во взвешенное состояние и очищению ран.
В качестве фармакопейного препарата используется 3%-ный водный раствор пероксида водорода. 6%-ный раствор Н 2 О 2 применяют для обесцвечивания волос. В виде 30%-ного раствора Н 2 О 2 применяют при лечении бородавчатых форм красного плоского лишая и для удаления юношеских бородавок.
Группа IA и IIА
Металлы IA и IIA группы относятся к s-семейству.
Гидрокарбонат натрия NaHCO 3 используют при различных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью - ацидозом (диабет и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NaHCO 3 с кислыми продуктами. При этом образуются натриевые соли органических кислот, которые в значительной мере выводятся с мочой, и углекислый газ, покидающий организм с выдыхаемым воздухом:
NaHCO 3 (р) + RCOOH(р) ®RCOONa(р) + Н 2 О(ж) + СО 2 (г)
Используют NaHCO 3 и при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме NaHCO 3 протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:
NaHCO 3 (р) + HCl(р) = NaCl(р) + Н 2 О(ж) + СО 2 (г)
желудоч. сок
Следует иметь в виду, что применение NaHCO 3 вызывает ряд побочных эффектов. Выделяющийся при реакции диоксид углерода раздражает рецепторы слизистой оболочки желудка и вызывает вторичное усиление секреции, кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при язвенной болезни. Слишком большая доза NaHCO 3 в результате гидролиза приводит к алкалозу , что не менее вредно, чем ацидоз.
Среди оксидов элементов IIА-группы в качестве лекарственного препарата применяют оксид магния MgO. Основные свойства оксида магния и его нерастворимость в воде обуславливают его применение в качестве антацидного средства при повышенной кислотности желудочного сока:
MgO(тв.) + 2HCl(желудоч. сок) = MgCl 2 (р) + Н 2 О(ж)
Оксид магния имеет преимущество перед гидрокарбонатом натрия, так как при взаимодействии MgO с кислотой желудочного сока не происходит выделение диоксида углерода. Поэтому при действии оксида магния не наблюдается гиперсекреции. Образующийся при реакции хлорид магния переходит в кишечник, оказывает легкий послабляющий эффект, обусловленный осмотическим действием.
Антацидным и адсорбирующим действием обладает карбонат кальция СаСО 3 . Его назначают внутрь при повышенной кислотности желудка, так как он нейтрализует соляную кислоту:
СаСО 3 (тв.) + 2HCl (желудоч. сок) = CaCl 2 (р) + Н 2 О(ж) + СО 2 (г).
Жесткость воды
Растворимые соли Са и Mg обуславливают важное свойство природной воды, называемое жесткостью (суммарное содержание солей кальция и магния). Определение жесткости воды имеет большое практическое значение и широкое применение в лабораторной практике различных производств. При стирке белья жесткая вода ухудшает качество тканей и требует повышенной затраты мыла, которое расходуется на связывание катионов Са 2+ и Mg 2+ :
2С 17 Н 35 СОО – + Са 2+ = (С 17 Н 35 СОО) 2 Са¯
2С 17 Н 35 СОО – + Mg 2+ = (С 17 Н 35 СОО) 2 Mg¯.
Пена образуется лишь после полного осаждения этих катионов. Правда, некоторые синтетические моющие средства хорошо моют и в жесткой воде, так как их кальциевые и магниевые соли легко растворяются. В жесткой воде плохо развариваются овощи. Очень плохо заваривается чай, и вкус его теряется. В то же время в санитарно-гигиеническом отношении эти катионы не представляют опасности, хотя при большом содержании катионов магния Mg 2+ (как в море или океане) вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник человека. Однако использование жесткой воды в качестве питьевой способствует возникновению мочекаменной и желчекаменной болезней (образованию камней).
Различают жесткость временную (или устранимую) и постоянную . Временная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Ca(HCO 3) 2 , реже Mg(HCO 3) 2 и иногда Fe(HCO 3) 2 . Постоянная жесткость обусловлена присутствием других растворимых солей этих металлов (хлоридов, сульфатов и др.).
При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок, и жесткость уменьшается.
Ca(HCO 3) 2 ® CaCO 3 ¯ + H 2 O + CO 2
Ca 2+ + 2HCO 3 - ® CaCO 3 ¯ + H 2 O + CO 2
2Mg(HCO 3) 2 ® (MgOH) 2 CO 3 ¯ + H 2 O + 3CO 2
2Mg 2+ + 2HCO 3 2- ® (MgOH) 2 CO 3 ¯ + H 2 O + 3CO 2 .
Сохраняющаяся после кипячения воды жесткость, называется постоянной (некарбонатной) .
В соответствии с ГОСТ 6055-86 по значению общей жесткости (ммоль/л) различают воду: очень мягкую <1,5, мягкую 1,5–3,0, средней жесткости 3,0–6,0, жесткую 6,0–9,0, очень жесткую > 9,0.
Жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать 7 ммоль/л.
Для определения жесткости воды применяют титриметрический метод (см. лабораторную работу №1).
В даннойработе методом кислотно-основного титрования (метод нейтрализации) определяется временная (гидрокарбонатная) жесткость воды. Гидрокарбонаты кальция и магния титруют соляной кислотой в присутствии индикатора.
Ca(HCO 3) 2 + 2НCl®CaCl 2 + 2H 2 O +2CO 2
HCO 3 – + Н + ®H 2 O +CO 2
Группа IIIA (алюминий)
По содержанию в организме человека алюминий относится к примесным микроэлементам (10 –5 %). Известно, что алюминий влияет на развитие эпителиальной и соединительной тканей, на регенерацию костной ткани, на обмен фосфора. Катион Al 3+ способен замещать ионы Ca 2+ и Mg 2+ , влияя тем самым на протекание ферментативных процессов. Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина, так как благодаря довольно высокой способности к комплексообразованию ионы алюминия блокируют активные центры ферментов, участвующих в кроветворении.
Алюминий – амфотерный металл, растворяется в растворах кислот и в щелочах. Амфотерными свойствами обладают оксид (Al 2 O 3) и гидроксид алюминия (Al(OH) 3).
Соли алюминия и кислородсодержащих кислот растворимы в воде, за исключением фосфата алюминия AlPO 4 . Это следует учитывать при назначении препаратов алюминия, в частности гидроксида алюминия при повышенной кислотности желудка. В желудке гидроксид алюминия нейтрализует соляную кислоту
Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O
Al(OH) 3 + 3H + = Al 3+ + 3H 2 O
Перешедшие в раствор ионы алюминия в кишечнике переходят в малорастворимую форму – фосфат алюминия, который выводится из организма. Таким образом, в присутствии ионов алюминия уменьшается усвоение фосфора.
В медицинской практике также находят применение алюмокалиевые квасцы (KAl(SO 4) 2 ∙12H 2 O) и жженые квасцы (KAl(SO 4) 2). Эти соединения используются для наружного применения для полосканий, промываний, примочек при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых, как кровоостанавливающее средство при порезах. Фармакологическое действие солей алюминия основано на том, что ионы Al 3+ образуют с белками комплексы, выпадающие в виде гелей, что приводит к гибели микробных клеток.
Группа VA (азот)
Опыт 6. Получение и свойства аммиака
Азот (N) – элемент VА группы (р-элемент). Из соединений азота, в которых он проявляет степень окисления –3, наибольший интерес для медиков и биологов представляет аммиак NH 3 и его производные – соли аммония и аминокислоты. Аммиак NH 3 в организме человека является одним из продуктов метаболизма аминокислот и белков.
Причина токсического действия аммиака на мозг до конца не выяснена. В крови при рН = 7,4 аммиак почти полностью находится в виде ионов аммония. Ионы NH 4 + , несмотря на то, что они в крови находятся в большом избытке, не могут проникать через клеточные мембраны, в то время как нейтральные молекулы NH 3 легко проходят и могут воздействовать на мозг.
NH 3 – бесцветный газ с резким запахом, очень хорошо растворим в воде: в 1 объеме воды при 20°С растворяется около 700 объемов аммиака (растворимость 31 моль/л). В концентрированном водном растворе массовая доля аммиака составляет 25%. В медицинской практике применяют 10%-ный раствор аммиака (нашатырный спирт) для выведения из обморочного состояния. При вдыхании аммиак оказывает возбуждающее влияние на дыхательный центр. При больших дозах наступает удушье.
Группа VIA (кислород)
Кислород – важнейший биогенный элемент, находится в VIА группе (р-элемент).
В атмосфере Земли содержится около 21% кислорода (по объему). В промышленности кислород получают из жидкого воздуха путем ректификации – дробной перегонки, основанной на различии температур кипения кислорода (–183°С) и азота (–195,8°С). В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением 15 МПа. Лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей. Небольшие количества О 2 можно получать взаимодействием раствора KMnO 4 с подкисленным раствором Н 2 О 2 (см. опыт 4.2 в работе 8) или термическим разложением некоторых кислородсодержащих веществ, например, перманганата калия:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .
Велика биологическая роль кислорода. Элемент кислород входит в состав всех жизненно важных органических веществ – белков, жиров, углеводов. Без О 2 невозможны чрезвычайно важные жизненные процессы: дыхание, окисление аминокислот, жиров, углеводов. Только немногие растения, называемые анаэробными ,могут обходиться без кислорода. За сутки человек фактически использует около 0,1 м 3 кислорода. У высших животных О 2 проникает в кровь, соединяется с гемоглобином, образуя оксигемоглобин, который поступает в капилляры различных органов. Здесь О 2 отщепляется от гемоглобина и через стенки капилляров диффундирует в ткани. В тканях кислород расходуется на окисление различных веществ. Эти реакции в конечном итоге приводят к образованию углекислого газа, воды и созданию запаса энергии.
Регенерация кислорода осуществляется в растениях в результате фотосинтеза.
Кислород используют в медицине при затрудненном дыхании. В последние годы при лечении газовой гангрены и ряда других заболеваний, при которых накапливаются микробы в омертвевших тканях, применяют гипербарическуюоксигенацию, т.е. помещают больных в барокамеры с повышенным давлением кислорода в воздухе. При этом улучшается снабжение тканей кислородом, и во многих случаях такой способ лечения дает хорошие результаты.
Группа VIIA (йод)
Йод (I) находится в VIIА группе, относится к р-элементам. Он относится к числу незаменимых биогенных элементов, и его соединения играют важную роль в процессах обмена веществ. Имеются данные, что йод влияет на синтез некоторых белков, жиров и гормонов. В организме человека содержится около 25 мг йода, из них больше половины находится в щитовидной железе, причем в связанном состоянии – в виде гормонов – и только около 1% его находится в виде иодид-иона. Щитовидная железа секретирует иод-содержащие гормоны тироксин и трииодтиронин.
Пониженная активность щитовидной железы (гипотиреоз) может быть связана с уменьшением ее способности накапливать иодид-ионы, а также с недостатком в пище иода (эндемический зоб).
При эндемическом зобе назначают препараты иода: KJ или NaJ. В районах, где имеется дефицит иода, для профилактики эндемического зоба добавляют к поваренной соли NaJ или KJ (1-2,5 г на 100 кг).
При повышенной активности щитовидной железы (гипертиреоз) вследствие избыточного синтеза тиреоидных гормонов наблюдается ненормально увеличенная скорость метаболических процессов.
KJ применяют и при гипотиреозе (эндемический зоб), и при гипертиреозе. В первом случае иодид-ионы используют для синтеза гормонов, во втором случае иодид-ион тормозит иодирование тирозина иодом. При неэффективности указанных препаратов для лечения гипертиреоза применяют препарат радиоактивного иодаJ-131, излучение которого разрушает фолликулы щитовидной железы и уменьшает избыточный синтез гормонов.
NaJ и KJ используют также как отхаркивающее средство при воспалительных заболеваниях дыхательных путей.
Иод применяют в медицине в виде раствора в этиловом спирте (массовая доля иода 3, 5 или 10%), который является превосходным антисептическим и кровоостанавливающим средством. Кроме того, йод входит в состав ряда фармацевтических препаратов.
D-элементы
По содержанию в организме человека d-элементы относятся к микроэлементам (10 –3 масс. % и ниже). Среди них есть жизненно необходимые (незаменимые) элементы – это Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V (по классификации В.В. Ковальского). Другие, такие как, Cd, Cr, Ni, Ag, Hg и другие, относятся к примесным элементам, биологическая роль которых мало выяснена или неизвестна. Шесть d-элементов (Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co) наряду с четырьмя s-элементами (Ca, K, Na, Mg) относятся к металлам жизни.
У d-элементов сильно выражена способность к комплексообразованию (слово «комплексные» означает сложные, составные). Комплексные соединения - ярко окрашенные солеобразные вещества были известны химикам еще в XVIII веке. Одними из первых были открыты комплексные соли железа и кобальта. Многие биокатализаторы – ферменты также являются комплексными соединениями. Изучением их занимается бионеорганическая химия.
Рассмотрим образование комплексной соли на конкретном примере. Если к голубому водному раствору CuSO 4 прибавить раствор аммиакаNH 3 , то при этом раствор приобретает красивый ярко-синий цвет. Происходит реакция образования комплексной соли SO 4:
CuSO 4 + 4NH 3 → CuSO 4 ×4NH 3
Строение комплексных соединений объясняет теория А. Вернера. В молекулах комплексных соединений выделяют центральный атом или ион (М ) и непосредственно связанные с ним молекулы (или ионы), называемые лигандами (L ), в количестве n .
Центральный ион и окружающие его лиганды образуют внутреннюю сферу комплекса . Внутренняя сфера связана электростатическими силами притяжения с внешней сферой, которая состоит из m частиц Х (молекулы или ионы). Общая запись формулы комплексного соединения имеет вид X m .
Центральный атом координирует лиганды, геометрически правильно располагая их в пространстве. Поэтому комплексные соединения называют также координационными. Число лигандовn называется координационным числом, а внутренняя сфера – координационной.
В соответствии с этим формулу комплексного соединения меди с аммиаком можно записать в виде SO 4 , где ион меди Cu 2+ – центральный ион; молекулы NH 3 – лиганды; 4 – координационное число; сульфат анион SO 4 2- – внешняя сфера. Называется данная соль сульфат тетраамминмеди (II).
Комплексные соли диссоциируют на внутреннюю и внешнюю сферу по типу сильных электролитов:
SO 4 « 2+ + SO 4 2- .
Образующийся комплексный ион 2+ диссоциирует как очень слабый электролит:
2+ «Cu 2+ + 4NH 3 .
Концентрация образующихся ионов Cu 2+ очень мала.
Константа равновесия этого процесса называется константой нестойкости комплексного иона (комплекса).
Работа в любой лаборатории неизбежно связана с целым рядом вредных и опасных факторов. Но разумеется, никто в таких местах не трудится просто так. Все в обязательном порядке соблюдают технику безопасности в лаборатории. Правил существует великое множество. Так как тема важная, ее следует рассмотреть более подробно.
Такой вопрос также относится к теме техники безопасности в лаборатории. Итак, вот общие положения, касающиеся приема специалиста на должность сотрудника такого предприятия:
Еще надо отметить, что повторные инструктажи обязательно проводятся дважды в год, а также при каких-то изменениях или несчастных случаях.
Их использование прописано в каждой инструкции по технике безопасности в лаборатории. Все средства защиты выдаются руководством. А положения следующие:
Соблюдение техники безопасности при работе в химической лаборатории направлено не только на сохранение здоровья и жизни сотрудников, но и на недопущение аварийных ситуаций. Самая разрушающая из всех существующих - это, разумеется, пожар.
Каждое лабораторное помещение обязано соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.004-91, а также иметь средства тушения огня по ГОСТ 12.4.009-83.
К другим положениям пожарной безопасности относятся такие правила:
Знание этих положений техники безопасности в лаборатории сводит к минимуму риск возникновения пожара.
Техника безопасности в лаборатории химии основывается на таких положениях:
Правила техники безопасности в химической лаборатории включают в себя рекомендации относительно работы с электроприборами. Важно запомнить следующие моменты:
Щелочи и кислоты опасны, а потому любой контакт с ними потенциально рискованный. Поэтому нужно соблюдать правила техники безопасности при работе в лаборатории с едкими веществами:
Еще один важный вопрос, касающийся техники безопасности в лаборатории. Вот главные правила:
Кстати, чистой считается тара, на стенках которой не остаются отдельные капли, а когда стекает вода, то видно ее тонкую и равномерную пленку. Такую посуду можно ставить в сушильный шкаф. Но температура должна быть установлена в пределах 80-100 °С.
Немного внимания нужно уделить и этой теме. Выше было многое сказано о соблюдении техники безопасности в химической лаборатории. Каковы же положения, действующие в физической? Правила, касающиеся допуска к работе, аналогичны. В остальном имеются кое-какие особенности. Вот общие правила:
Человека может поразить ток как высокого, так и низкого напряжения. К сожалению, встреча с электричеством часто завершается летальным исходом. Чтобы этого не допустить, нужно соблюдать технику безопасности при работе в лаборатории.
Руководство должно помнить, что рабочие места обязаны располагаться таким образом, чтобы исключить возможность одновременного прикосновения к прибору или оборудованию, а также к паро-, газо- или водопроводным трубам. Говоря иначе, пространства должно быть достаточно.
Ее сотрудники подвергаются воздействию целого ряда опасных факторов, среди которых химические, биологические, психические и т. д.
В отличие от техники безопасности в аналитической лаборатории или какой-либо другой, тут учитывается еще больший ряд особенностей. Вот лишь некоторые правила:
Инструктаж по технике безопасности в лаборатории микробиологии довольно подробный. К основным положениям относятся такие правила:
И разумеется, самое важное правило техники безопасности в лаборатории микробиологии заключается в безукоризненном соблюдении сотрудниками гигиены.
Все вышеперечисленное - это лишь основные правила и положения техники безопасности. Их намного больше, и ни одним нельзя пренебрегать. К сожалению, случаи производственного травматизма и профессиональных заболеваний встречаются намного чаще, чем хотелось бы.
