Соединения солей тяжелых металлов.

Среди элементов восьмой группы Периодической системы наибольшее значение имеет железо, играющее значительную роль в системе кроветворения организма человека. Из этой группы в организме встречаются также кобальт и некоторые другие элементы.

В медицинской практике применяют железо восстановлен-ное, железа (II) сульфат, ферроцерон и некоторые другие железосодержащие препараты.

Fe – Ferrum reductum
FeSO₄·7H₂O – Ferri sulfas

Железо восстановленное получают восстановлением оксида железа (III) водородом при высокой температуре или электрохимическим восстановлением сульфата железа (II). Процесс восстановления оксида железа (III) водородом проходит в две стадии. Вначале при 300ºC идет восстановление до смешанной окиси железа Fе₃О₄:

2Fе₂О₃ + Н₂  → 2 Fе₃О₄ + Н₂О

Затем при 700ºC происходит образование восстановленного железа.

Сульфат железа получают. Растворяя избыток восстановлен-ного железа в 25-30%-ном растворе серной кислоты при нагревании до 80ºC:

Fе + Н₂SО₄ → FеSО₄ + Н₂↑

Раствор упаривают до начала кристаллизации и полученный препарат сушат при 30ºC.

Получение:  синтез ферроцерона  разработан в Институте элементорганических соединений АН СССР совместно с Экспериментальным институтом витаминов. Состоит из трех основных стадий:

1. Синтез ферроцена

циклопентадиен содержит двойную связь, образует мигрирующую π-связь. Происходит образование комплекса за счет взаимодействия мигрирующей π-связи циклопентодиена с электронными облаками предвнешнего слоя  Fе. Такие соединения называют π-комплексами. Атом Fе является электроакцептором,  а циклопентодиен представляет собой электронодонор.

Свойства : Fе – мелкий блестящий порошок серого цвета, притягивается магнитом, не растворим в воде, растворим в кислотах.

Железа сульфат – кристаллическое вещество голубовато-зеленого цвета, растворим в воде.

Ферроцерон – темно-оранжевое кристаллическое вещество, растворим в воде, трудно растворим в этаноле.

Используются также некоторые другие соли двухвалентного железа:Феракрил – неполная железная соль полиакриловой кислоты;Ферамид – железный комплекс с амидом никотиновой кислоты; фумарат железа (Ферретаб);

Определение подлинности препаратов, содержащих железо и его соли.

Реакции на катионы железа (II):

1.металлическое железо растворяют в соляной кислоте и полученный раствор используют для открытия ионов железа. Ферроцерон растворяют в разбавленной серной кислоте. При этом образуются сульфат железа, фталевая кислота и пентадиен:

Катион железа можно обнаружить с помощью различный реакций. ГФ ХI рекомендует для этого реакцию образования синего осадка турнбулевой сини при действии раствором гексацианоферрата (III) калия:

2.По образованию осадка сульфида железа в реакции с сернистым натрием:

Fe²⁺  + Na₂S →  FeS↓ + 2 Na⁺

3.По образованию красного окрашивания при взаимодействии ионов железа (II) с диметилглиоксимом:

4.По образованию внутрикомплексного соединения с дипиридилом:

Соли железа в присутствии разведенной серной кислоты с 2.2-дипиридилом и орто-фенантролином приобретают интенсивное красное окрашивание.

5.Реакция с фенантролином:

Окраска исчезает после добавления сульфата церия, что позволяет использовать орто-фенантролин в качестве индикатора при цериметрическом определении.

Определение фталевой кислоты производят по ее взаимодействию с резорцином. В результате реакции образуется флуоресцеин. А его натриевая соль уранин флуоресцирует на свету давая желто-зеленую флуоресценцию:

Разбавленный раствор уранина ярко флуоресцирует на свету желто-зеленым цветом.

Количественное определение солей и производных двухвалентного железа.

1.перманганатометрический метод прямого титрования. Среда титрования кислая. В основе реакции лежит окислительно-восстановительная реакция:

Е _MnO4-/Mn2+> E_Fe3+/Fe2+

Железо растворяют в разбавленной серной кислоте, ферроцерон и другие производные нагревают с разбавленной серной кислотой (именно разбавленной, чтобы исключить окисление железа до трехвалентного). Реакция прямого титрования выглядит следующим образом:

10FeSO₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄→5Fe₂(SO₄)₃+ 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O

F=1

В качестве индикатора используется сам перманганат калия. По появлению неисчезающей окраски розовой перманганата калия определяется точка эквивалентности. Фактор эквивалентности равен единице.

2.Метод комплексонометрического титрования. Для определения железа используют обратное комплексмономет-рическое титрование в буферной аммиачной среде с индикатором кислотный хром черный специальный.

Обратное комплексо-нометрическое титрование используется в следующих случаях:
1.При отсутствии подходящего индикатора, позволяющего точно определить точку эквивалентности.
2.При медленном протекании реакции иона определяемого металла с трилоном Б.
3.В случае гидролиза ионов определяемого металла при оптимальной величине рН образования комплекса.
4.Для определения ионов, образующих с трилоном Б очень устойчивые комплексы (например, ртути (II).

Поскольку железный комплекс подвержен гидролизу в условиях, когда индикатор способен оптимально фиксировать т очку эквивалентности испытуемый раствор соли железа обрабатывают избытком титрованного раствора трилона Б и избыток трилона Б оттитровывают в аммиачном буфере сульфатом магния:

Fe²⁺ + Трилон Б → Fe²⁺-Трилон Б + 2Н⁺ = аммиачный буфер + металлохромый индикатор → окраска свободного индикатора синяя

Трилон Б + МgSО₄ → Трилон Б-Мg + Н₂SО₄
МgSО₄ + НInd→ MgInd + Н₂SО₄

3.Фотометрический метод основан на образовании окрашенного комплекса железа (II) с орто-фенантролином. Оптическую плотность измеряют при 508 нм.

При определении общего содержания железа в лекарственных средства и установления его примеси может быть использована атомно-абсорбционная спектрофотометрия, отличающаяся высокой эффективностью и чувствительностью. Наиболее экспрессным и неразрушающим методом является рентгенофлуоресцентная спектроскопия.

Соединения Висмута, магния, серебра и меди.

Соединения висмута. Висмута нитрат основной. Bismuti subnitras. ФС 42-2374-98.

Висмута нитрат основной получают окислением свободного от примесей металлического висмута концентрированной азотной кислотой:

Bi + 4HNO₃ → Bi(NO₃)₃ + 2H₂O + NO↑

Водные растворы нитрата висмута гидролизуются в кипящей воде с образованием нерастворимой соли висмута нитрата основного:

2Bi(NO₃)₃ + 3H₂O → O=Bi-O-Bi-(OH)NO₃ ↓ + 5HNO₃

осадок промывают водой, отфильтровывают и сушат при 30°C.

Химический состав висмута нитрата основного непостоянен. Указанная структура в наибольшей степени соответствует фармакопейному препарату. Однако в нем могут содержаться примеси и других основных солей различной степени гидролиза нитрата висмута: ангидридная (вимутила нитрат) Bi=O(NО₃); гидратированная Bi-(ОН)₂(NО₃); смесь гидроксида вимутила и висмутила нитрата Bi=O(ОН). Bi=O(NО₃) и другие. Кроме того препарат адсорбирует в небольших количествах нитрат висмута Bi(NО₃)₃ и гидроксид висмута Bi(ОН)_3.

Фармакопейный препарат практически нерастворим в воде и спирте, легко растворим в кислотах азотной и хлористоводород-ной. Однако смоченный водой, он окрашивает синюю лакмусовую бумажку в красный цвет вследствие гидролиза с образованием азотной кислоты и гидроксида висмутила:

О=Вi-OBi(ОН)NО₃ + Н₂О → НNО₃ + 2Вi=О(ОН)

Подлинность препарата устанавливают прокаливанием, которое приводит к разложению с образованием желто-бурых паров (диоксид азота) и желтого остатка (оксид висмута):

О=Вi-OBi(ОН)NО₃ ^t→2 Вi₂О₃ + Н₂О + 2NО₂ ↑ + О ↑

При добавлении сульфида натрия к раствору препарата в минеральной кислоте выпадает коричнево-черный осадок (сульфид висмута):

Bi(NО₃)₃  + 3 Nа₂S→Bi₂S₃↓ + NаNО₃

Количественное определение выполняют комплексономет-рическим методом. Навеску препарата, растворенную в нагретой азотной кислоте, титруют 0.05М раствором трилона Б в присутствии индикатора пирокатехинового фиолетового (до перехода синей окраски раствора в желтую). Индикатор до начала титрования образует с ионами висмута хорошо растворимое в воде, окрашенное в синий цвет комплексное соединение:

Комплексное соединение индикатора с висмутом имеет меньшую константу устойчивости, чем иона висмута (III) с трилонов Б. Поэтому при титровании трилон Б связывает ион висмута в более прочный комплекс, не имеющий окраски. В эквивалентной точке выделяется свободный индикатор, который придает раствору желтую окраску. Структура комплексного соединения Трилона Б с ионами висмута:

Учитывая непостоянство состава препарата, расчет содержания проводят по оксиду висмута, которого должно быть 79-82%. Фактор эквивалентности =1/4.

Препарат хранят в хорошо укупоренной таре, предохраняющей от света. При доступе влаги и света он постепенно гидро-лизуется с образованием азотной кислоты и окислов азота.

Висмута нитрат основной применяют как вяжущее средство при желудочно-кишечных заболеваниях. Он входит в состав таблеток викалин и викаир, некоторых суспензий , типа альмагель.

Соединения меди. Среди множества солей меди в ГФ Х включен только сульфат меди (II). Cupri sulfas. Его получают, действуя серной кислотой в присутствии окислителя на металлическую медь. Чаще всего медь растворяют в горячей разбавленной серной кислоте при продувании через раствор воздуха:

2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ → 2CuSO₄ + 2H₂O

Полученный раствор упаривают досуха, промывают и перекристаллизовывают. Меди сульфат (II) представляет собой кристаллогидрат, включающий пять молекул воды6

CuSO₄ · 5H₂O

При выветривании или прокаливании он постепенно теряет кристаллизационную воду и обесцвечивается. Для установления подлинности используется свойство меди легко восстанавливаться из солей, например, под действием железа. Для этой цели в раствор опускают железную пластинку или гвоздь, который быстро покрывается красным налетом металлической меди.

Ион меди можно легко идентифицировать, используя способность этого элемента образовывать комплексные соединения с аммиаком. Под действием аммиака из раствора меди (II) сульфата вначале осаждается голубой осадок:

2CuSO₄ + 2NH₄OH → Cu₂(OH)₂SO₄↓ + (NH₄)₂SO₄

осадок легко растворяется в избытке аммиака, образуя комплексное соединение темно-синего цвета:

Cu₂(OH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 6NH₄OH→2[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 8H₂O

Количественное определение основано на восстановлении катиона меди (II) до катиона меди (I) по реакции:

2CuSO₄ + 4KI → 2CuI₂ ↓ + 2K₂SO₄

2CuI₂ → 2CuI + I₂  или суммарно:

2СuSO₄ + 4KI → 2CuI ↓+ I₂ + 2K₂SO₄

Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Фактор эквивалентности =1.

Содержание меди может определяться комплексонометриче-ским методом. Способ прямого титрования, индикатор мурексид. Среда титрования нейтральная или слабощелочная.

Сульфат меди токсичен и используют его исключительно для наружного применения в качестве антисептического средства. В последнее время его стали применять в микроколичествах в поливитаминных препаратах.

Препараты соединений серебра. В медицинской практике применяют серебра нитрат и коллоидные препараты серебра: колларгол и протаргол.

Получение препарата. Нитрат серебра получают из металлического серебра и азотной кислоты. Как правило, полученный нитрат серебра переводят в хлорид, восстанавливают до металлического серебра и снова растворяют в азотной кис-лоте. Полученную таким образом соль перекристаллизовывают из воды и сушат в темноте. Под влиянием света идет восстановление нитрата серебра до металлического серебра:

AgNO₃→Ag + NО + О₂

Препарат характеризуется специфической формой кристалл-лов. Препарат легко растворим в воде с образованием растворов нейтральной реакции. Трудно растворим в спирте.

Для испытаний подлинности серебра нитрата используются те же принципы, что и для идентификации меди сульфата: восстановление и способность к комплексообразованию. Серебро восстанавливается из аммиачного раствора серебра нитрата при нагревании с раствором формальдегида:

AgNO₃ + NH₄OH → AgOH + NH₄NO₃
AgOH + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]OH
2[Ag(NH₃)₂]OH + HCO →2Ag↓ + HCOONH₄ + 3NH₃ + H₂O

Ион серебра можно открыть с помощью реакции, которую используют для обнаружения хлорид-иона. Реактивом для этого сужит раствор соляной кислоты или хлорида натрия. Осаждающийся хлорид серебра нерастворим в азотной кислоте, но растворяется в растворе аммиака с образованием комплексного соединения:

AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃
AgCl + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

Количественно препарат определяют роданометрическим методом:

AgNO₃ + NH₄NCS → AgNCS↓ + NH₄NO₃

Избыток титранта – роданида аммония взаимодействует с индикатором –железоаммониевыми квасцами, окрашивая смесь по окончании титрования в розово-желтый цвет.

3NH₄NCS + FeNH₄(SO₄)₂ → Fe(NCS)₃ + 2(NH₄)₂SO₄

Препарат хранят по списку А в хорошо укупоренных банках   с притертой пробкой, в защищенном отсвета месте, чтобы не допустить восстановления серебра нитрата до металлического серебра.

Серебра нитрат применяют в качестве антисептического средства наружно в виде 1-2% водных растворах для лечения глазных и кожных заболеваний. При приготовлении раствора необходимо строго следить за концентрацией раствора.

Коллоидные соединения серебра получают с использованием белковых соединений, чаще всего казеин или яичный белок. Используют их в качестве вяжущих, антисептических и противовоспалительных средств.

Количественное определение осуществляется разрушением коллоидных растворов смесью серной и азотной кислот и определением ионов серебра количественно роданометрическим методом.

Препараты ртути. Исторически препараты ртути были одними из первых препаратов, используемых для лечения инфекционных заболеваний, в частности сифилиса (каломель). В настоящее время в медицинской практике используют три препарата ртути: ртути оксид желтый, ртути амидохлолрид и ртути дихлорид. Ртути диоксид (сулема) получается взаимодействием ртути и хлора при высокой температуре. Амидохлорид ртути получают из дихлорида ртути при действии на него раствора аммиака:

HgCl₂ + 2 NH₄OH → HgNH₂Cl + NH₄Cl + 2H₂O

Ртути оксид желтый получают взаимодействием раствора дихлорида ртути с раствором гидроокиси натрия:

HgCl₂ + 2NaOH → HgO↓ + 2NaCl + H₂O

Для идентификации ионов ртути используется несколько реакций:

1. по образованию ярко-красного осадка йодида ртути (II):

HgCl₂ + 2 KI → HgI₂↓ + 2KCl

Ярко-красный осадок растворяется в избытке йодида калия с образованием прозрачного раствора комплексной соли:

HgI₂ + 2 KI → K₂[HgI₄]

2. По образованию черного осадка сульфида ртути при взаимодействии дихлорида ртути с сероводородом или сульфидами:

HgCl₂ + H₂S → HgS↓ + 2HCl

3. По образованию желтого осадка хромата ртути при действии на дихлорид ртути хромата калия:

HgCl₂ + К₂СrО₄ → HgСrО₄↓ + 2КCl

Известны многочисленные способы количественного определения соединений ртути (II), основанные на их восстановлении до металлической ртути. ГФ Х рекомендует для определения ртути дихлорида (сулемы) использовать в качестве восстановителя формальдегид в щелочной среде:

HgCl₂ + HCOH + 3KOH →Hg↓ + HCOOK + 2KCl + 2H₂Oвыделившуюся ртуть определяют, окисляя избытком йода в присутствии йодида калия:

Hg + I₂ → HgI₂

HgI₂ + 2KI → K₂[HgI₄]

Избыток йода оттитровывают тиосульфатом натрия.

Препараты ртути очень токсичны. Сулему относят к списку А. Применяют их как антисептики. Оксид ртути назначают в виде 1-2% мази в глазной практике.

Препараты Бора. В медицинской практике применяют два препарата соединений бора: кислоту борную и натрия тетраборат.

Получение. Лекарственный препарат кислоты борной обычно получают разложением буры или борокальцита горячим раствором соляной кислоты:

Фильтрат охлаждают и выделившиеся кристаллы кислоты борной перекристаллизовывают из воды.

Натрия тетраборат получают действием растворов карбоната натрия ( при нагревании) на кислоту борную или минерал борокальцит:

Кислота борная и натрия тетраборат представляют собой бесцветные вещества. Кристаллы кислоты борной жирные на ощупь, что является отличительным признаком этого препарата. Оба препарата растворимы в воде и глицерине. В кипящей воде их растворимость значительно улучшается. Кислота борная растворима в этаноле, натрия тетраборат в нем практически нерастворим.

Свойства препаратов бора

Препарат	Химическая формула	Описание
Cidum boricum — кислота борная	Н3ВО3	Бесцветные, блестящие, жирные на ощупь чешуйки или мелкокристаллический порошок без запаха
Natrii tetraboras – натрия тетраборат	Nа2В4О7.10Н2О	Бесцветные, прозрачные, легко выветривающиеся кристаллы или белый кристаллический порошок

Кислота борная возгоняется с парами воды и спирта. При нагревании кристаллов она постепенно теряет воду, образуя вначале при 100°C метаборнубю кислоту, затем стекловидную сплавленную массу (Тетраборная кислота), которая при последующем прокаливании теряет воду, оставляя остаток оксида бора:

Водные растворы кислоты борной имеют слабокислую реакцию ( К=6,4·10^-10). При нейтрализации щелочных металлов образуются соли тетраборной кислоты и реже метабораты. Соли ортоборной кислоты не известны.

Подлинность препаратов бора можно установить по реакции образования в присутствии этанола борноэтилового эфира:

Наиболее часто препараты бора идентифицируют с помощью куркумовой бумаги, которая после смачивания раствором препарата и соляной кислой окрашивается в розовый или буровато-красный цвет, переходящий после обработки раствором аммиака в зеленовато-черный. Установлено, что содержащееся в куркуме производное ацетилацетона – куркумин в енольной форме взаимодействует с кислотой борной, образуя внутрикомплексное окрашенное соединение по типу эфира:

Для количественного определения препаратов используют кислотные свойства растворов кислоты борной в глицерине и щелочные свойства водных растворов натрия тетрабората. При прямом титровании кислоты борной щелочью образуется метаборат натрия, который в водных растворах сильно гидролизуется. В результате гидролиза щелочная реакция наступает до точки эквивалентности. Поэтому для количественного определения используют способность кислоты борной образовывать с глицерином сильную одноосновную диглицериноборную кислоту, которую можно с достаточной точностью оттитровать щелочью, используя в качестве индикатора фенолфталеин:

Количественное определение кислоты борной проводят в смеси (1:4) свежепрокипяченной воды (свободной от углекис-лого газа) и нейтрализованного (по фенолфталеину) глицерина при комнатной температуре. Для контроля полноты связывания натриевой соли диглицеринборной кислоты к концу титрования добавляют дополнительную порцию глицерина. Сохранение при этом розовой окраски свидетельствует о достижении эквивалентной точки. Если окраска исчезает, добавляют глицерин и титрование продолжают.

Количественное определение натрия тетрабората выполняют методом нейтрализации (индикатор метиловый оранжевый), используя для этого реакцию с соляной кислотой:

Препараты соединений бора хранят в хорошо укупоренной таре.

Кислоту борную и натрий тетраборат применяют в качестве наружных антисептичексих средств в виде водных растворов, кроме того используют раствор борной кислоты в спирте (Борный спирт).