Медицина и здоровье

Обнаружение катионов цинка

У человека ион Zn²⁺ входит в состав свыше 20 металлоферментов, включая участвующие в метаболизме нуклеиновых кислот. Большая часть ионов цинка находится в крови (эритроцитах). Большая часть Zn²⁺ в теле человека находится в его мускулатуре, а самая высокая в половой железе – простате.

Избыток цинка способен замедлить развитие скелета. Высокие концентрации цинка вызывают рвоту и диарею. Имеются сведения по поводу цинкового отравления пищей, приготовленной или хранимой в гальванизированных емкостях, а кадмий, сопровождающий цинк в такой посуде, также способствует нарушению здоровья. Главными источниками загрязнения окружающей среды являются гальваническое производство и производство сплавов.

Выполнение опытов.

1. Реакция с гексацианоферратом (II) калия K₄[Fe(CN)₆]

Zn²⁺ - ионы с гексацианоферратом (II) калия образуют белый осадок:

3 Zn²⁺ + 8 K⁺ + 2 [Fe(CN)₆]^4- ® ¯ K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂ + 6 K⁺.

Реакцию проводят в кислой среде (рН < 7). Реакции мешают Fe³⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Ag⁺ и другие ионы.

2-3 капли исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют каплю раствора гексацианоферрата (II) калия. В случае присутствия Zn²⁺ - ионов выпадает белый осадок.

2. Реакция с дитизоном (дифенилтиокарбазоном).

NH – NH – C₆H₅

/

S = C

\

N = N - C₆H₅

Zn²⁺ - ионы с дитизоном в растворе четыреххлористого углерода или хлороформа дают ярко-красное окрашивание.

3. Реакция с гексацианоферратом (III) калия K₃[Fe(CN)₆].

Zn²⁺ - ионы с гексацианоферратом (III) калия образуют желтый осадок:

Zn²⁺ + 3 K⁺ + [Fe(CN)₆]^3- ® ¯ KZn[Fe(CN)₆] + 2 K⁺.

Реакцию следует проводить в кислой среде (рН < 7). Выполнению реакции мешают Fe³⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺- ионы.

Обнаружение катионов стронция

При избытке ионов Sr²⁺ возникает эндемическая болезнь. Это заболевание было обнаружено у населения, проживающего у реки Уровы в Восточной Сибири. Характерными особенностями болезни являются размягчение и искривление костей. Анализ почвы этой местности показал повышенное содержание в ней стронция. Вследствие этого в костной ткани происходило вытеснение ионов кальция ионами стронция, который не способен выполнять функции ионов Ca²⁺.

Образующийся при ядерных взрывах радиоактивный изотоп ⁹⁰Sr вызывает лучевую болезнь. Накопление ⁹⁰Sr в организме человека способствует развитию лейкемии и рака костей. Применение кислоты – этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) для удаления ионов ⁹⁰Sr²⁺ из организма приводит к дополнительному вымыванию кальция из костей. Поэтому в настоящее время в этих целях используют не кислоту, а ее комплекс Na₂CaЭДТА.

Обнаружение катионов стронция можно обнаружить реакцией с серной кислотой, растворимыми сульфатами. (Na₂SO₄, K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄).

Sr²⁺ + SO₄^2- ® SrSO₄ ↓.

Обнаружение катионов кадмия

При отравлении кадмием у людей может возникнуть болезнь «итан-итан» (в переводе с японского языка «ох-ох»). Человек заболевает остеомаланией, возникает сильнейшая боль от множественных переломов. Отравление наступает в результате питания рисом, который поливали водой, загрязненной кадмием, свинцом и цинком, попавшими туда из цинковых разработок. Как следствие происходит загрязнение катионами металлов зерна в этом районе.

Главными источниками загрязнения окружающей среды кадмием являются гальваническое производство, производство сплавов, изготовление табачных изделий.

Катион кадмия можно обнаружить реакцией с сероводородом или его солями.

Cd²⁺ + S^2- ® CdS ¯.

Обнаружение катионов кобальта

Кобальт известен как необходимый компонент витамина В₁₂. Недостаток его в организме имеет следствием анемию и остановку роста. Избыток Co²⁺ уменьшает способность щитовидной железы аккумулировать йод, т.е. зобная болезнь может быть следствием приема избыточного количества солей кобальта при анемии.

Обнаружение катионов кобальта можно осуществить с помощью следующих реакций:

1. Реакция с нитритом калия KNO₂.

Co²⁺ - ионы в уксусной среде образуют с нитритом калия желтый кристаллический осадок гексанитро-кобальтата (III). калия.

Эту реакцию можно представить следующим образом:

Co(NO₃)₂ + 7 KNO₂ + 2 CH₃COOH ® K₃[Co(NO₂)₆] ¯ + NO­ + 2 KNO₃ + + 2 CH₃COOK + H₂O;

Co²⁺ - e ® Co³⁺; (окисление, восстановитель)

NO₂^- + e + 2H⁺ ® NO ­ + H₂O; (восстановление, окислитель)

Co³⁺ + 6 NO₂^- + 3 K⁺ ® K₃[Co(NO₂)₆].

Суммарно в ионной форме:

Co^2- + 7 NO₂^- + 3 K⁺ + 2 H⁺ ® K₃[Co(NO₂)₆] ¯ + NO ­ + H₂O

Реакцию следует проводить в уксусной среде при рН=3.

2. Реакция с роданид-ионами.

Co²⁺ - ионы SCN^- - ионами образуют комплексные [Сo(SCN)₄]²⁺ - ионы синего цвета. Реакция идет быстро и до конца в присутствии избыточного количества SCN^- - ионов в слабокислой среде, при рН = 4–8. Реакции мешают Fe³⁺ – ионы, придающие кроваво-красную окраску раствору.