Обнаружение катионов меди
Медь является необходимым кофактором для нескольких ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восстановительные реакции. Дефицит ее приводит к анемии, плохому состоянию костной и соединительной тканей, а также к потере пигментации волос. Возможно, что прием Zn2+, например, в пилюлях, может вызывать медный дефицит.
Медь в обоих валентных состояниях, Cu(I) и Сu(II), хорошо связывает сульфгидрильную группу в глутатионе и серосодержащих белках. Сu (II) окисляет незащищенную сульфгидрильную группу до дисульфидной, сама восстанавливаясь до Cu(I), поэтому организм должен связать Си (II) прежде, чем состоится окисление сульфгидрильной группы.
Значительное количество меди, попавшей в желудочно-кишечный тракт, раздражает нервные окончания в желудке и кишечнике и вызывает рвоту. А хронический избыток меди ведет к остановке роста, гемолизу и низкому содержанию гемоглобина, а также к нарушению тканей в печени, почках, мозге. Отмечается недостаток церулоплазмина у большинства пациентов, страдающих болезнью Вильсона, – врожденным дефектом метаболизма. Такие пациенты обнаруживают в печени наряду с ее дисфункцией повышенные уровни меди.
Главными источниками загрязнения окружающей среды медью являются кабельное производство, электроника, гальваническое производство.
Обнаружение катионов меди можно провести с помощью следующих реакций:
1. Реакция с водным раствором аммиака NH4OH.
Катионы меди Cu2+ в избытке раствора аммиака переходят в комплексный ион [Cu(NH3)4]2+ лазурно-синего цвета. Особенно интенсивная окраска с нитратом меди. Если избыток NH4OH прилить к сульфату меди, то окраска аммиаката меди получится бледной, но при добавлении HNO3 она усиливается.
2. Реакция с роданидом калия или аммония.
С роданидом калия или аммония катионы Сu2+ образуют черный осадок роданида двухвалентной меди Cu(CNS)2, который с течением времени постепенно белеет вследствие разложения его на родан (CNS)2 и роданид одновалентной меди CuCNS. Осадок роданидов меди Cu(CNS)2 и CuCNS в избытке KCNS нерастворим. Другие катионы шестой группы не мешают открытию Сu2+ этой реакцией, т.к. катионы кадмия и кобальта осадка при этом не образуют, а осадки роданидов никеля и ртути в избытке реактива легко растворяются.
Предельная открываемая концентрация катионов Сu2+ этой реакцией меньше 1 мг/л.
3. Реакция с иодидом калия.
Йодид калия восстанавливает ионы двухвалентной меди с образованием осадка йодида одновалентной меди Cu2J2 (белого цвета), который выделяющимся при этом свободным йодом окрашивается в бурый цвет:
CuSO4 + 2 KJ = CuJ2 ↓ + K2SO4;
и далее
2 CuJ2 = Cu2J2 ↓ + J2.
4. Восстановление Сu2+ до металлической меди.
Если раствор, содержащий катионы меди, подкислить серной кислотой и поместить в него алюминиевую, цинковую или железную пластинку, через некотороевремя пластинка покроется красноватым налетом металлической меди: Cu2+ +Zn = Сu ↓ + Zn2+.
5. Реакция с гексаноцианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6].
Cu2+ – ионы с гексацианоферратом (II) калия образуют темно-красный осадок Cu2[Fe(CN)6].
6. Реакция с тиосульфатом натрия.
Сu2+ - ионы с тиосульфатом натрия в кислой среде при нагревании образуют черный осадок Cu2S:
2 Cu2+ + 3 S2O32- + Н2O ® Cu2S ↓ + S4O62- + SO42- + 2 H+;
Cu2+ + e- ® Cu1+;
2 S2O32- → S4O62- + 2e-.
10-15 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 2н. раствор серной кислоты до явно кислой реакции (рН = 2) и 2-3 кристаллика тиосульфата натрия, полученную смесь нагревают почти до кипения. В случае присутствия Cu2+-ионов образуется черный осадок. Проведению реакции мешают Hg2+-ионы.