Практикум по химии (по бионеорганической химии для студентов специальности « медико-биологическое дело») (стр. 4 )

К р-элементам относятся элементы главных подгрупп III, IV, V,VI, VII, VIII групп периодической системы элементов. У элементов заполняется электронами р- подуровень, на котором может находиться от одного до шести электронов. Всего в периодической системе 30 р - элементов. У элементов IIIА группы появляется первый р-электрон и начинается последовательное заполнение р - подуровня, заканчивающееся у элементов VIII А группы – инертных газов. Строение внешнего электронного уровня атомов элементов этих групп развивается следующим образом:

n s2 p1 , ns2 p2, ns2 p3, ns2 p4, ns2 p2, ns2 p5.

У элементов, кроме алюминия, восстановительная способность выражена сравнительно слабо. При переходе от III А к VII А группе усиливается окислительная активность нейтральных атомов, растут величины энергии ионизации, увеличивается электроотрицательность р-элементов. В связи с этим наблюдается постепенное ослабление металлических свойств, усиление неметаллических свойств.

В подгруппах р-элементов с возрастанием порядкового номера элемента размеры атома увеличиваются (возрастает число электронных слоев), а энергия ионизации и электроотрицательность сверху вниз уменьшается. В подгруппе сверху вниз усиливаются основные (металлические) свойства. Например, среди элементов главной подгруппы V группы (N, P,As, Sb, Bi.). Азот - типичный неметалл, фосфор - неметалл с менее ярко выраженными неметаллическими свойствами. Мышьяк амфотерен – он проявляет и в форме простого вещества, ив форме сложных соединений как металлические (основные), так и неметаллические (кислотные) свойства. У сурьмы преобладают металлические свойства (основные ) свойства, у висмута - типичного металла – амфотерность почти не проявляется. Таким образом, в этой подгруппе происходит переход от типичного неметалла (N) к типичному металлу(Bi).Такая закономерность в той или иной степени проявляются во всех главных подгруппах периодической системы.

В атомах р - элементов валентны не только р - электроны, но и s - электроны внешнего уровня. Положительная высшая степень окисления р - электронных аналогов равна номеру группы, в которой они находятся.

Обучающая программа подмодуля « Элементы III А »

№ УЭ	Учебный материал с указанием заданий	Советы и рекомендации
УЭ 0	Цель: По завершению над учебными элементами необходимо: Знать: - атомные свойства элементов главной подгруппы третьей группы. - Нахождение в природе. -способы получения элементов подгруппы углерода. Характеризовать: -Физические свойства; - химические свойства простого вещества и соединений бора и его аналогов - применение бора и его аналогов и их соединений в медицине; Оценивать: - биологическое значение бора его аналогов и их соединений для живых организмов; - влияние соединений аналогов бора на окружающую среду(соединения алюминия, галлия, индия, талия).	Обратите внимание, что алюминий широко применяется не только в промышленности, но и в быту. Медики не советуют готовить пищу в алюминиевой посуде. Чем это можно объяснить?
УЭ 1	Сравнительная характеристика элементов главной подгруппы третьей группы. Внимательно прочтите сравнительную характеристику элементов подгруппы бора. Чем отличается подгруппа бора от других подгрупп в периодической системе? Где в природе встречаются элементы подгруппы бора? Встречаются ли соединения элементов подгруппы бора в ВКО, если встречаются то какие?	Запишите в тетради элементы этой подгруппы.
УЭ 2	Внимательно прочтите физические и химические свойства данных элементов. Чем отличаются свойства бора от свойств других элементов? Чем это объясняется?	Составьте опорные конспекты, характеризующие свойства элементов.
УЭ 3	В литературных источниках найдите те соединения элементов данной подгруппы, которые применяются в медицине.	В тетрадь выпишите их формулы и где они применяются.
УЭ 4	Биологические функции элементов подгруппы бора. Биологическая функция бора, алюминия, галлия, индия и талия	Найдите особые биологические функции, выполняемые ионами этих соединений. Запишите их в тетради.
УЭ 5	Месторождения соединений индия, таллия в ВКО. Где перерабатывают эти минералы? В чем вредность соединений индия и таллия? Задание: В виде таблицы оформите месторождения, способы переработки, и применение индия и таллия.	Выполните в тетради краткую запись об этих соединениях.
УЭ 6	Сделайте выводы: 1.Каковы биологические функции выполняют данные элементы в живых системах? 2.Где и какие соединения элементов подгруппы бора применяют в медицине? 3.Производство, каких элементов данной подгруппы имеется в ВКО и как влияет это на экологию в регионе?	В тетрадях коротко сформулируйте выводы
УЭ 7	Проделайте следующие опыты. Опыт 1.Свойства солей борных кислот а)Испытать раствор тетрабората натрия (буры) лакмусовой бумажкой. Какова реакции среды в растворе? Написать уравнение реакции гидролиза тетрабората натрия. б) Захватить в ушко нихромовой проволоки немного кристалликов тетрабората натрия и ввести в пламя горелки. Наблюдать образование прозрачного стекловидного перла. Написать уравнение реакции, происходящей с тетраборатом натрия при нагревании. в) Полученный перл тетрабората натрия опустить в пробирку с концентрированным раствором соли кобальта и снова прокалить. Отметить цвет полученного перла. Какое соединение придает перлу отмеченную в опыте окраску? Опыт 2.Взоимодействие алюминия со щелочами. Собрать прибор, состоящий из пробирки с пробкой, через которую проходит стеклянная трубка с оттянутым концом. В пробирку прибора насыпать немного стружек алюминия и прилить 30%-ный раствор гидроксида натрия. Доказать опытным путем, что выделяющийся газ водород. ( Перед поджиганием газа провести проверку Н2 на чистоту) Написать уравнение реакции, учитывая, что в реакции принимает участие вода. Каков механизм растворения алюминия в щелочах? Дать название образующемуся гидроксокомплексу. Опыт 3.Взоимодействие алюминия с водой. Положить в пробирку немного опилок алюминия и взболтать с 3-5 мл воды. Происходит ли реакция? Дать объяснение. Прокипятить опилки, добавить в пробирку 2-3 мл разбавленного раствора щелочи. Затем слить жидкость, несколько раз промыть опилки водой для удаления щелочи и оставить их постоять с водой. Через некоторое время наблюдать выделение пузырьков газа. Доказать опытным путем, какой газ выделяется. Написать уравнение реакции алюминия с водой. При каком условии возможна эта реакция? Опыт 4. Взаимодействие алюминия с кислотами. (Опыт б) и в) проводить в вытяжном шкафу) а) Ознакомиться с положением алюминия в электрохимическом ряду напряжений металлов и с величиной стандартного электродного потенциала алюминия. Сделать вывод о возможности взаимодействия алюминия с разбавленными растворами НСl и Н2SO4. Какие продукты должны получаться в результате реакций? Проверить правильность сделанного вывода на опытах, для чего в две пробирки положить немного стружек алюминия и прилить в одну пробирку 2 н. раствор НСl, в другую – 2 н. раствор Н2SO4. Сравнить активность взаимодействия алюминия с НСl и Н2SO4 на холоде. Подогреть пробирки с разбавленными кислотами. Что наблюдается? Какой газ выделяется в обоих случаях на холоде и при нагревании? Написать уравнения реакций в молекулярной и иной форме. Указать окислитель и восстановитель в этих реакциях. б) В пробирку опустить немного стружек алюминия и прилить концентрированной Н2SO4. Осторожно нагреть пробирку. Наблюдать помутнение раствора и объяснить его. Написать уравнение реакции. в) Кусочек алюминия (предварительно очищенный наждачной бумагой) опустить в пробирку. Прилить немного концентрированной HNO3. Происходит ли растворение алюминия в концентрированной HNO3 на холоде? Через несколько минут вылить кислоту из пробирки осторожно, не встряхивая металла (почему?), промыть его 2-3 раза водой. Затем прилить концентрированной НСl. Наблюдать, происходит ли взаимодействие алюминия с НСl. Сравнить с опытом 7а). Дать объяснение, что происходит с поверхностью алюминия при действии на нее холодной концентрированной HNO3. Затем слить НСl, промыть металл водой и прилить снова концентрированную HNO3. Осторожно нагреть пробирку. Какой газ выделяется? Написать уравнение реакции алюминия с концентрированной HNO3 при нагревании. На основании проведенных опытов сделать вывод, в каких кислотах и при каких условиях можно растворить алюминий. Опыт 5. Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств. а) К раствору соли алюминия в пробирке приливать по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка. Каков цвет и характер осадка? Что он собой представляет? Написать уравнение реакции в молекулярной и иной форме. б) Разделить осадок на две пробирки и исследовать его отношение к раствору НСl и к раствору NaOH. Сделать вывод о химическом характере гидроксида алюминия. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. Изобразить схему равновесия, устанавливающегося в насыщенном растворе гидроксида алюминия, согласно протолитической теории. Как смещается это равновесие при добавлении избытка щелочи, избытка кислоты? в) Получить осадок гидроксида алюминия и отфильтровать его. Промыть осадок на фильтре. Пропустить через фильтр с осадком слабоокрашенный раствор какого-нибудь органического красителя, например метилового фиолетового. Наблюдать изменение окраски фильтрата. На какие свойства гидроксида алюминия указывает этот опыт? Опыт 6. Гидролиз солей алюминия. а) Испытать раствор сульфата алюминия индикаторной бумажкой. Объяснить изменение цвета и сделать вывод о силе гидроксида алюминия как основания. Написать уравнения реакций ступенчатого гидролиза сульфата алюминия в молекулярной и ионной формах. Объяснить, почему гидролиз данной соли не идет до конца. б) К раствору сульфата алюминия прибавить раствор сульфида аммония. Наблюдать выпадение осадка. Полученный осадок отфильтровать, промыть на фильтре водой и разделить на две части. К одной части прилить разбавленную НСl, к другой – раствор NaOH. Что происходит? Какой вывод о составе полученного осадка можно сделать на основании этих опытов? Написать уравнение реакций, происходящих между растворами сульфата алюминия и сульфида аммония в водной среде в молекулярной и ионной форме. Образование каких веществ в данных реакциях обусловливает течение гидролиза до конца? Почему? На основании опыта сделать вывод, можно ли получить сульфид и карбонат алюминия в результате обменных реакций в водных растворах. в) К раствору сульфата алюминия прилить раствор ацетата натрия. Отмечаются ли внешние признаки протекания химической реакции? Прокипятить раствор. Что происходит? Объяснить, какую роль в протекании реакции сыграло кипячение раствора. Написать уравнение реакции между растворами сульфата алюминия и ацетата натрия в молекулярной и ионной формах. Какое вещество выпадает в осадок? г) Получить раствор гидроксоалюмината натрия. Затем прилить концентрированный раствор NH4Cl и нагреть Что наблюдается? Каков вид и состав осадка? Определить (по запаху), какой газ выделяется. Написать уравнения реакций.	После опыта нихромовую проволоку очистить, для чего раздробить перл, промыть раствором соляной кислоты и прокалить в пламени горелки.
УЭ 8	Задание: решите следующие задачи и упражнения 1.Написать молекулярные и графические формулы метабората бария, тетрабората кальция, гексагидроксоалюмината натрия 2. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения; а) В ← B2О3→Н3ВО3→ Н2В4О7→Na2B4O7→NaBO2 b) AI → Na[AI(OH)4] 3.Почему алюминий находясь в электрохимическом ряду напряжения металлов значительно левее водорода, не вытесняет последний из воды, но легко вытесняет его из раствора щелочи? Какую роль играет щелочь в этом процессе? Изобразите уравнениями отдельные стадии этого процесса. 4.Написать уравнения реакций, происходящих при взаимодействии водных растворов сульфатов алюминия и карбоната натрия. 5. Какой объем 1М раствора гидроксида надо затратить для нейтрализации 200г 3%- ного раствора борной кислоты, если продуктом реакции является Nа2В4О7.	Задание оформите в тетради.

Обучающая программа подмодуля «Элементы IV. А»