Трилонометричний метод визначення кальцію та магнію. Методи визначення іонів кальцію Якісне виявлення сульфатів

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Кальцій - поширений хімічний елемент - входить до складу багатьох природних і промислових матеріалів. Зміст їх у об'єктах коливається у межах: від основи у вапняках, доломітах і силікатах до слідових кількостей (високочисті метали). Тому аналітична хімія кальцію вирішує питання як визначення порівняно великих кількостей кальцію в присутності магнію та інших супутніх елементів (у цьому випадку домішки не позначаються, як правило, на точності одержуваних результатів), так і визначення слідів кальцію в різних матеріалах, де точність результатів залежить від природи основи та переважно від кількісного змісту та природи інших домішкових елементів.

Незважаючи на те, що методи визначення кальцію були предметом пильної уваги багатьох дослідників і з цього питання накопичена величезна бібліографія, що включає понад шість тисяч джерел, визначення кальцію часто є досить складним завданням. Слід особливо наголосити, що останніми роками в аналітичній хімії кальцію досягнуто значних успіхів.

Проблема визначення великих кількостей кальцію успішно вирішена введенням в аналітичну практику комплексонометрії. Не перебільшуючи, можна сказати, що комплексонометрія здійснила «революційний переворот» в аналітичній хімії кальцію. Точність цього перевищує точність всіх титриметричних методів визначення кальцію, а деяких випадках - і гравіметричних. Крім того, винятково важливе значення має можливість селективного визначення кальцію на фоні великих кількостей магнію.

p align="justify"> Наступний важливий етап у розвитку аналітичної хімії кальцію - розробка методу селективного екстракційного відділення цього елемента з органічним реагентом азо-азокси-БН. Цей метод придатний для відокремлення порівняно великих кількостей кальцію, але особливо важливий для слідових. Екстракція азо-азокси-БН дозволяє відокремлювати кальцій від інших лужноземельних елементів. Методи визначення малих концентрацій кальцію базуються в основному на емісійному спектральному аналізі та атомно-абсорбційній спектроскопії.

У зв'язку з вимогами експресності аналізу все більшого значення при визначенні кальцію набуває рентгенофлуоресцентний метод.

У цій монографії розглядаються майже всі відомі хімічні, фізико-хімічні та фізичні методи визначення кальцію.

кальцій гравіметричний титриметричний потенціометричний

1. Літературний огляд

1. Властивості та застосування кальцію

Хімічний елемент ІІ групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 20, атомна маса 40,08; срібно-білий легкий метал. Природний елемент представляє суміш шести стабільних ізотопів: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca та 48Ca, з яких найбільш поширений 40Ca (96, 97%).

З'єднання Ca - вапняк, мармур, гіпс (а також вапно - продукт випалу вапняку) вже в давнину застосовувалися в будівельній справі. До кінця 18 століття хіміки вважали вапно простим тілом. У 1789 році А. Лавуазьє припустив, що вапно, магнезія, барит, глинозем та кремнезем – речовини складні. У 1808 році Г. Деві, піддаючи електролізу з ртутним катодом суміш вологого гашеного вапна з оксидом ртуті, приготував амальгаму Ca, а відігнавши з неї ртуть, отримав метал, названий "Кальцій" (від лат. calx, рід. відмінок calcis - вапно) .

Здатність кальцію зв'язувати кисень і азот дозволила застосувати його для очищення інертних газів і як геттер (Геттер - речовина, що служить для поглинання газів та створення глибокого вакууму в електронних приладах) у вакуумній радіоапаратурі.

Кальцій використовують і в металургії міді, нікелю, спеціальних сталей та бронз; їм пов'язують шкідливі домішки сірки, фосфору, надлишкового вуглецю. З тією ж метою застосовують сплави кальцію з кремнієм, літієм, натрієм, бором, алюмінієм.

У промисловості кальцій одержують двома способами:

1. Нагріванням брикетованої суміші СаО та порошку Аl при 1200 ° С у вакуумі 0,01 - 0,02 мм. рт. ст.; що виділяються по реакції:

СаО + 2Аl = 3CaO · Al2O3 + 3Ca

Пара кальцію конденсуються на холодній поверхні.

2. Електролізом розплаву СаСl2 і КСl з рідким мідно-кальцієвим катодом готують сплав Сu - Ca (65% Ca), з якого відганяють кальцій при температурі 950 - 1000 °С у вакуумі 0,1 - 0,001 мм.рт.ст.

3. Розроблено також спосіб одержання кальцію термічною дисоціацією карбіду кальцію СаС2.

Кальцій дуже поширений у природі у вигляді різних сполук. У земній корі він займає п'яте місце, становлячи 3,25%, і найчастіше зустрічається у вигляді вапняку CaCO3, доломіту CaCO3·Mg CO3, гіпсу CaSO4·2H2O, фосфориту Ca3(PO4)2 та плавикового шпату CaF2, крім значної частки кальцію у складі силікатних порід. У морській воді міститься в середньому 0,04% (ваг.) Кальцію.

У цій роботі вивчені властивості та застосування кальцію, а так само докладно розглянута теорія та технології вакуум-термічних способів його отримання.

1.1 Фізичні властивості

Кальцій – сріблясто-білий метал, але на повітрі тьмяніє через утворення оксиду на його поверхні. Це пластичний метал твердіший за свинець. Кристалічні грати форми Ca (стійкої за нормальної температури) гранецентрована кубічна, а = 5,56Е. Атомний радіус 1,97 Є, іонний радіус Ca2 +, 1,04 Є. Щільність 1,54 г/см3 (20 ° C). Вище за 464 °C стійка гексагональна?-форма. tпл 851 °C, tкіп 1482 °C; температурний коефіцієнт лінійного розширення 22 · 10-6 (0-300 ° C); теплопровідність при 20 °C 125,6 Вт/(м·К) або 0,3 кал/(см·сек·°C); питома теплоємність (0-100 °C) 623,9 дж/(кг·К) або 0,149 кал/(г·°C); питомий електроопір при 20 °C 4,6·10-8 ом·м або 4,6·10-6 ом·см; температурний коефіцієнт електроопору 4,57 · 10-3 (20 ° C). Модуль пружності 26 Гн/м2 (2600 кгс/мм2); межа міцності при розтягуванні 60 Мн/м2 (6 кгс/мм2); межа пружності 4 Мн/м2 (0,4 кгс/мм2), межа плинності 38 Мн/м2 (3,8 кгс/мм2); відносне подовження 50%; твердість за Брінеллем 200-300 Мн/м2 (20-30 кгс/мм2). Кальцій досить високої чистоти пластичний, добре пресується, прокочується і піддається обробці різанням.

1.2 Хімічні характеристики

Кальцій – активний метал. Так за звичайних умов він легко взаємодіє з киснем повітря та галогенами

Са + О2 = 2 СаО (оксид кальцію) (1)

Са + Вr2 = СаВr2 (бромід кальцію). (2)

З воднем, азотом, сіркою, фосфором, вуглецем та іншими неметалами кальцій реагує при нагріванні:

Са + Н2 = СаН2 (гідрид кальцію) (3)

Са + N2 = Са3N2 (нітрид кальцію) (4)

Са + S = СаS (сульфід кальцію) (5)

Са + 2 Р = Са3Р2 (фосфід кальцію) (6)

Са + 2 С = СаС2 (карбід кальцію) (7)

З холодною водою кальцій взаємодіє повільно, а з гарячою - дуже енергійно, даючи сильну основу Са(ОН)2:

Са + 2 Н2О = Са(ОН)2 + Н2 (8)

Будучи енергійним відновником, кальцій може віднімати кисень або галогени від оксидів та галогенідів менш активних металів, тобто має відновлювальні властивості:

Са + Nb2О5 = СаО + 2 Nb; (9)

Са + 2 NbСl5 = 5 СаСl2 + 2 Nb (10)

Кальцій енергійно взаємодіє з кислотами з виділенням водню, реагує з галогенами, сухим воднем з утворенням гідриду СаН2. При нагріванні Кальцій з графітом утворюється карбід СаС2. Кальцій одержують електролізом розплавленого CaCl2 або алюмінотермічним відновленням у вакуумі:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO·Al2О3 (11)

Чистий метал використовують для відновлення сполук Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U до металів для розкислення сталей .

1.3 Застосування

Кальцій знаходить все зростаюче застосування у різних галузях виробництва. Останнім часом він набув великого значення як відновник при отриманні низки металів.

Чистий металевий уран утворюється відновленням металевим кальцієм фтористого урану. Кальцієм або його гідридами можна відновлювати оксиди титану, а також оксиди цирконію, торію, танталу, ніобію, інших рідкісних металів.

Кальцій є хорошим розкислювачем та дегазатором при отриманні міді, нікелю, хромонікелевих сплавів, спеціальних сталей, нікелевих та олов'янистих бронз; він видаляє з металів та сплавів сірку, фосфор, вуглець.

Кальцій утворює з вісмутом тугоплавкі сполуки, тому його застосовують для очищення свинцю від вісмуту.

Кальцій додають у різні легкі сплави. Він сприяє поліпшенню поверхні злитків, дрібнозернистості та зниженню окислюваності.

Велике поширення мають кальцій підшипникові сплави. Свинцеві сплави (0,04% Са) можуть застосовуватися виготовлення оболонок кабелю .

У техніці застосовуються антифрикційні метали Кальція зі свинцем. Широко використовуються мінерали Кальція. Так, вапняк використовують у виробництві вапна, цементу, силікатної цегли і безпосередньо як будівельний матеріал, у металургії (флюс), у хімічній промисловості для виробництва карбіду кальцію, соди, їдкого натру, хлорного вапна, добрив, у виробництві цукру, скла.

Практичне значення мають крейда, мармур, ісландський шпат, гіпс, флуорит та ін. Завдяки здатності зв'язувати кисень і азот кальцій або сплави кальцію з натрієм та іншими металами застосовують для очищення шляхетних газів та як геттер у вакуумній радіоапаратурі. Кальцій також застосовується для отримання гідриду, який є джерелом водню в польових умовах.

1.4 Отримання

Кальцій вперше отримано Деві у 1808 р. за допомогою електролізу. Але, як і інші лужні та лужноземельні метали, елемент №20 не можна отримати електролізом із водних розчинів. Кальцій отримують при електроліз його розплавлених солей.

Це складний та енергоємний процес. В електролізер розплавляють хлорид кальцію з добавками інших солей (вони потрібні для того, щоб знизити температуру плавлення СаСl2).

Сталевий катод стосується тільки поверхні електроліту; кальцій, що виділяється, прилипає і застигає на ньому. У міру виділення кальцію катод поступово піднімають і зрештою отримують кальцієву «штангу» довжиною 50...60 см. Тоді її виймають, відбивають від сталевого катода і починають процес спочатку. «Методом торкання» одержують кальцій сильно забруднений хлористим кальцієм, залізом, алюмінієм, натрієм. Очищають його переплавленням в атмосфері аргону.

Якщо сталевий катод замінити катодом із металу, здатного сплавлятися з кальцієм, то при електролізі буде виходити відповідний сплав. Залежно від призначення його можна використовувати як сплав, або відгоном у вакуумі отримати чистий кальцій. Так отримують сплави кальцію з цинком, свинцем та міддю.

У промисловості кальцій можна отримати за допомогою електролізу розплавленого хлориду кальцію CaCl2.

CaCl2 = Ca + Cl2

У цьому процесі ванна, зроблена їх графіту, є анодом. Ванна міститься в електричну піч. Залізний стрижень, що переміщається по ширині ванни, а також має можливість підніматися та опускатися, є катодом. Електроліт є розплавлений хлористий кальцій, який заливають у ванну. У електроліт опускається катод. Так починається процес електролізу. Під катодом утворюється розплавлений кальцій. Коли катод піднімається, на місці торкання з катодом кальцій застигає. Так поступово в процесі підняття катода відбувається нарощування кальцію у вигляді штанги. Потім кальцієву штангу відбивають від катода.

Вперше чистий кальцій за допомогою електролізу було отримано 1808 р.

Кальцій також одержують із оксидів за допомогою алюмінотермічного відновлення.

4CaO + 2Al -> CaAl2O4 + Ca

При цьому кальцій виходить у вигляді пари. Потім ця пара конденсується.

Кальцій має високу хімічну активність. Саме тому він широко використовується у промисловості для відновлення тугоплавких металів із оксидів, а також у виробництві сталі та чавуну.

2. Методи визначення іонів кальцію

2.1 Гравіметричні методи.

При гравіметричному визначенні кальцію найчастіше застосовуються органічні осадники та особливо оксалати. У деяких випадках використовуються і неорганічні осадники, зокрема сірчана кислота та її солі.

Осадження у вигляді оксалату. Найбільш поширеним методом осадження кальцію служить оксалатний, що дозволяє отримувати точні результати за відносно простих умов 1807, 898, 1645]. Метод заснований на виділенні кальцію у вигляді важкорозчинного осаду оксалату СаС204"Н20 (ПР = 2,6-10"9). Відомі три гідрати оксалату кальцію: СаС204-Н20, СаС204-*2 Н20 та СаС204-ЗН20. За звичайних умов стабільна форма - моногідрат (виходить при осадженні з гарячих розчинів). Ді-і тригідрати, що утворюються при осадженні в холодному розчині, переходять при стоянні в моногідрат (швидше - при нагріванні).

Як осадник часто використовують щавлеву кислоту Н2С204. Деякі дослідники віддають перевагу оксалатам натрію та калію. Однак зручніше користуватися оксалатом амонію, включеним у раціональний асортимент органічних реагентів для осадження та гравіметричного визначення кальцію. Для осадження використовують надлишок насиченого розчину оксалату амонію.

При осадженні оксалату кальцію застосовували метил-, диметил-або діетилоксалат. У цих випадках утворюються більші кристали.

Оксалат кальцію СаС204-Н20 осаджують з кислих та лужних розчинів; відомі методи осадження з кислих розчинів, які потім нейтралізують аміаком до певного значення рН.

Осадження оксалату кальцію з кислих та лужних розчинів; неефективно, тому що виходить дрібнозернистий осад, який важко відфільтрувати та промити; такий осад адсорбує домішки, особливо у присутності магнію. У кислому середовищі відбувається часткове розчинення СаС204, в лужному - співосаження Са(ОН)2 та утворення СаС03 за рахунок поглинання аміаком С02 з повітря.

Чисті, великокристалічні опади постійного складу утворюються при осадженні СаС204 з кислих розчинів з наступною нейтралізацією аміаком. Найчастіше оксалат кальцію осаджують із солянокислого середовища. Великокристалічні опади одержують і при осадженні оксалату кальцію в оцтовокислому середовищі.

До аналізованого розчину, що містить кальцій, додають у присутності відповідного індикатора соляну кислоту до кислої реакції, розчин нагрівають і доливають надлишок гарячого насиченого розчину оксалату амонію. Гарячий розчин повільно нейтралізують аміаком до переходу забарвлення індикатора. Завдяки повільній нейтралізації в розчині майже до кінця осадження зберігається кисле середовище, що сприяє одержанню великих кристалів із мінімальною кількістю домішок.

При осадженні оксалату кальцію з холодних розчинів утворюються кристалічні опади , що важко фільтруються . Кип'ятіння сприяє переходу в осад разом з кальцієм та магнію, якщо він присутній у розчині. Найбільш зручно осаджувати оксалат кальцію при 60-80° С шляхом додавання гарячого розчину оксалату амонію до підігрітого кислого розчину, що містить кальцій.

Розчинність оксалату кальцію зростає із збільшенням концентрації іонів водню в розчині, оскільки присутність іонів Н50+ призводить до видалення оксалат-іонів із рівноважної системи.

Оксалат кальцію осаджується кількісно при рН 4 [272] (практично не нижче 4 і не вище 6) тому індикатором при осадженні СаС204 служить метиловий червоний (рН) переходу забарвлення 4,4-0,2) . Зазвичай користуються не спиртовим, а водним розчином метилового I червоного. Досліди показали, що при осадженні оксалату кальцію в присутності краплі спиртового розчину індикатора виходять завищені результати на 2% і більше. Це пов'язано з тим, що останній захоплюється осадом СаСг04, не відмивається ітатрується перманганатом. Досить часто використовують метиловий помаранчевий або бромкрезоловий зелений.

2.2 Титриметричні методи

Для титриметричного визначення кальцію найчастіше використовується комплексонометрія.

Комплексонометричне титрування

З іонами кальцію комплексон III утворює міцне, розчинне у воді, безбарвне з'єднання складу 1: 1. Для комплексонв-та кальцію рК = 10,96. Комплексонометричне титрування кальцію проводять у лужному середовищі. При рН 10 визначають суму кальцію та магнію, при рН 12,5 - кальцій у присутності магнію.

Наводяться огляди комплексонометричних методів визначення кальцію та магнію та індикаторів, що застосовуються для цих цілей.

Шварценбах і Бідерман запропонували визначати суму кальцію і магнію комплексонометрично з індикатором ериохром чорним Т (хромоген чорний ЕТ-00, солохром чорний Т, алізарин чорний Т), що є натрієвою сіль (1-окси-2-нафтилазо)-6"-нітро- 2"-нафтол-4"-сульфокислоти.

При рН 6 ериохром чорний Т забарвлений у червоний колір. При вищому значенні рН забарвлення перетворюється на синю і за рН 12 стає жовто-жовтогарячим (рКг = 6,3; рйГ2 = = 11,5).

З магнієм та кальцієм ериохром чорний Т утворює комплексні сполуки з відношенням катіопа до ліганду 1:1.

Чутливість взаємодії ериохром чорного Т з кальцієм (1,4-10~б г Са1мл) значно менша, ніж з магнієм (8,4-Ю-8 г Mg/лм).

До розчину, що містить магній і кальцій, додають воду до об'єму 100 мл, 5 мл аміачного буферного розчину (рН 10-11) (20 мг NH4C1 розчиняють у воді, додають 100 мл 25%-ного розчину NH4OH і розбавляють до 1 л ), 4-5 крапель індикатора (0,5 г індикатора розчиняють в 20 мл аміачного буферного розчину і розбавляють до 100 мл етанолом) і титрують 0,01 М розчином комплексону Ш до переходу винно-червоного забарвлення в синю.

При визначенні кальцію без магнію або при низьких його вмістах не спостерігається чіткого переходу забарвлень ериохром чорного Т;

РЬ амальгама/РЬС204-СаСа04/Са2+ варіантах. Якщо суспензію отримують з концентрованими розчинами реагенту в присутності спирту, результати відтворюються. Збільшує чутливість визначення присутності аміаку; солі та кислоти знижують її. Для стабілізації суспензії додають захисний колоїд. При аналізі біологічних об'єктів (кров, сеча) застосовують нефелометричний метод визначення кальцію з олеатним реактивом.

Визначення кальцію в сироватці крові олеатним методом виконується в такий спосіб.

До 0,5 мг сироватки додають 1 мл води та 0,5 мл 20%-ного розчину трихлороцтової кислоти. Через 5 хв. осад центрифугують. 1,3 мл центрифугату поміщають у колориметричну кювету, додають 0,2 мл конц. NH4OH та 1 мл олеатного реагенту. Через 15 хв. визначають кальцій турбідиметрично при 420 нм.

Описано нефелометричні та турбідиметричні методи визначення кальцію зі стеариновою кислотою, сульфорицинатом або сульфоорцинолеатом натрію. Останній реагент дозволяє визначати кальцій у присутності магнію (на тлі іонів амонію магній не осаджується сульфоорцинолеатом).

Кальцій можна визначати, нефелометруючи суспензію сульфату кальцію. Запропоновано наступний метод визначення кальцію у ґрунтах.

2,5 г повітряно-сухого ґрунту струшують 30 сек. при 25-35° З 25 мл розчину екстрагепта (0,05iV HaS04, що містить 0,35 г борату/л, рН 1,6) і фільтрують. Розчин нейтралізують по діамантовому жовтому 10%-ним розчином NaOH і підкислюють 5 N СН3СООН. До 2 мл цього розчину в колориметричній пробірці додають 2 мл етилового спирту, що висолює CaS04, струшують і через 5 хв. порівнюють зі стандартами, приготованими із сульфату кальцію аналогічною обробкою.

Описано нефелометричне визначення кальцію з н аф т і л-гідроксаматом натрію та хлораніловою кислотою.

2.7 Флуориметричні методи

Кількісне флуориметричне визначення кальцію застосовується порівняно рідко. Найчастіше використовують метод, заснований на взаємодії іонів кальцію з флуорексоном (кальцеїном) з утворенням флуоресціюючого комплексу. Флуорексон у лужному розчині не флуоресціює. Максимум флуоресценції спостерігається при 517 нм. Для встановлення відповідного значення рН використовують 0,liV розчин КОН. У присутності їдкого натру чи аміаку спостерігається досить значна флуоресценція холостого досвіду. Заважають А1, Ва, Сі, Sr, Zn, Mn, Fe, які дають таку ж жовто-зелену флуоресценцію, як і кальцій. AI, Fe та Мп можна замаскувати триетаноламін; Са, Со, Сі та Zn - ціанідами. Чутливість реакції 0,08 мкг Са/1 мл розчину. Флуоресцентне визначення кальцію з флуорексоном використовують при аналізі біологічних об'єктів.

Описано флуоресцентне визначення кальцію з флуорексоном у поліетилені низького тиску.

8-0 ксихінолілгідразону 8-хінальдинового альдегіду відрізняється високою чутливістю та вибірковістю при визначенні кальцію. Виникає зелена флуоресценція розвивається 10-15 хв. Реакцію проводять у 0,1 М розчині КОН. Чутливість визначення з урахуванням критерію Зо" складає 0,02 мкг Са/5 мл розчину. Cd, Zn, 10-кратні кількості Со, Fe, Та, 100-кратні кількості Be, Сг, 1000-кратні W, Bi, Pt і Ni гасять флуоресценцію. люмінесценція, яка заважає визначенню кальцію в окисі магнію Для утримання магнію в розчині додають хлорид амонію.

8-Оксихінолілгідразон 8-хінальдинового альдегіду застосований при визначенні кальцію, в метилтрихлорсилані (5 * 10-8%), в хлориді цезію, у воді та етиловому спирті (10-"%).

Визначення кальцію у воді та етиловому спирті виконують наступним чином.

У двох кварцових чашках випарюють по 100 мл води (128 мл спирту), попередньо додавши одну з них 0,15 мкг Са. Залишок кожної чашки змивають 5 мл 0,1 N розчину КОН (2--3 порції)[і переносять у пробірки. Одночасно на третю пробірку наливають 5 мл 0,1 N розчину КОН (контрольний досвід). У всі три пробірки доливають по 0,2 мл 5-Ю-4 М розчину реагенту і через 10-15 хв. Вимірюють інтенсивність флуоресценції на флуориметрі ФО-1 з низьковольтною лампою розжарювання потужністю 20 вт і фотомножником ФЕУ-38 з використанням світлофільтрів; первинних СЗС-21(3) + СС-5(а), вторинних ІСС-4(3) + ОС-11(3).

2. Експериментальна частина

Якісний аналіз.

Реакції іонів кальцію

1. Оксалат амонію утворює з іонами кальцію кристалічний осад СаС2О4 · Н2О: Осад розчинний у сильних кислотах, але нерозчинний в оцтовій кислоті: Межа виявлення кальцію - 20 мкг. Заважають іони Ва2+ та Sr2+, що дають з (NH4)2C2O4 аналогічні опади. Відмінною особливістю опадів ВаС2О4 та SrC2O4 є їх розчинність в оцтовій кислоті:

2C2O4 + 2СН3COOН = (НC2O4)2 + (СН3COO)2. (22)

Виконання реакції.

До 2-3 крапель розчину, що містить іони кальцію, додають 2-3 краплі розчину реагенту. Випадає білий кристалічний осад.

Визначення кальцію методом стандартних добавок.

Експериментальна частина.

Прилади та реактиви: Полум'яний фотометр ФПЛ, ПАЖ, ПФМ та ін. Компресор. Джерело збудження: полум'я світильний газ-повітря. Розчин солі кальцію із концентрацією кальцію 100 мкг/мл.

Наважку СаСО3 (хч) 0,0250 г (F= MCaCO3/ACa = 2,500) розчиняють у склянці в невеликому обсязі 2М НСl, переносять розчин у мірну колбу місткістю 100 мл, доводять до мітки дистильованою водою і ретельно перемішують.

Виконання роботи.

Пробу аналізованої води розбавляють дистильованою водою так, щоб вона містила приблизно 1000 мкг кальцію 10 мл. У три мірні колби місткістю 100 мл переносять по 10 мл розведеної аналізованої води і додають у другу та третю колби відповідно 10 та 20 мл розчину солі кальцію. Доводять об'єми розчинів у колбах до міток дистильованою водою і ретельно перемішують. Фотометрують отримані розчини, як зазначено вище, і записують результати у вигляді таблиці: Номер розчину Об'єм розведеної аналізованої води, мл Об'єм розчину добавки, мл Концентрація добавки в пробі, мкг/мл Відлік, мкА 1 10,00 - - 2 10,00 10 ,00 10,00 3 10,00 20,00 10,00 Визначають невідому концентрацію Сх графічним або розрахунковим методом і знаходять концентрацію кальцію С (мкг/мл) у питній воді за формулою: де VM - місткість мірної колби; VP - обсяг аліквотної частини аналізованої води (вода після розведення); n - ступінь розведення питної води. Якщо графік залежності аналітичного сигналу I від З непрямолинеен, застосовують логарифмічний варіант методу.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Дослідження фізичних та хімічних властивостей кальцію. Електролітичне та термічне отримання кальцію та його сплавів. Алюмінотермічний спосіб відновлення кальцію. Вплив температури зміну рівноважної пружності парів кальцію в системах.

курсова робота , доданий 23.10.2013


Хімічні властивості кальцію. Застосування чистого карбонату кальцію в оптиці, вапняку в металургії - як флюси. Гіпс як кристалогідрат сульфату кальцію. Кальцієва сіль ортофосфорної кислоти як основний компонент фосфоритів та апатитів.

реферат, доданий 23.01.2010


Хлорид кальцію: фізико-хімічні властивості. застосування та сировину. Одержання плавленого хлориду кальцію із дистилерної рідини содового виробництва. Одержання хлориду кальцію та гідроксилохлориду з маткового лугу. Безводний кальцій із соляної кислоти.

реферат, доданий 09.08.2008


З'єднання магнію, кальцію та барію як лікарські засоби. Зміни групи величини радіусів атомів і іонів, потенціал іонізації. Якісні реакції на іони магнію, кальцію, стронцію. Біологічна роль магнію та кальцію, значення для організму.

реферат, доданий 14.04.2015


Кристалічна структура гідроксилапатиту. Опис методів синтезу фосфатів кальцію. Рентгенівський фазовий аналіз визначення фазового складу зразка. Експериментальне проведення синтезу фосфату кальцію методом осадження водних розчинів.

курсова робота , доданий 10.09.2012


Розрахунок концентрації нітрату кальцію у водному розчині для його застосування у складі охолоджувальної рідини. Визначення залежності показника заломлення фаз системи вода-нітрат кальцію за негативної температури від концентрації методом рефрактометрії.

курсова робота , доданий 12.12.2012


Елементи та їх сполуки у сучасній неорганічній хімії. Синтез сульфату кальцію, його хімічні властивості. Проведення якісного аналізу на іони. Розрахунок вихідних реагентів та визначення умов проведення синтезу, вибір приладів та обладнання.

курсова робота , доданий 12.12.2009


Історія та походження назви, знаходження в природі, отримання кальцію, його фізичні та хімічні властивості. Застосування металевого кальцію та його сполук. Біологічна роль та потреба організму в кальції, його вміст у продуктах харчування.

реферат, доданий 27.10.2009


Масове виробництво та використання карбонату кальцію - неорганічної хімічної сполуки, солі вугільної кислоти та кальцію. Поліморфні модифікації карбонату кальцію. Фазова діаграма кальциту, арагоніту та фатериту при різних температурах.

реферат, доданий 25.11.2015


Елемент головної підгрупи другої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Історія та походження назви. Знаходження кальцію у природі. Фізичні та хімічні властивості. Застосування металевого кальцію.

До 1,5 мл боратного буферного розчину додають 0,02 мл досліджуваної сироватки і через l,5 хв 0,5 мл 0,05%-ного розчину ГБОА в метанолі і ще через 1,5 хв 1 мл суміші метанолу та ацетону. Фотометрируют точно через 5-10 хв після додавання 0,05%-ного розчину ГБОА при довжині хвилі 540-550 нм у кюветі з довжиною оптичного шляху 1 см проти холостої проби, в яку замість досліджуваної сироватки беруть воду. Одночасно ставлять також калібрувальну пробу.

Розрахунок виконують за калібрувальним графіком або за правилами пропорції.

ГБОА в лужному середовищі розпадається з утворенням аніліну та гліоксалю, який потім окислюється в гліоксалеву кислоту, здатну утворювати комплекси з кальцієм. Навіть у розчині абсолютного метанолу протягом кількох тижнів реактив руйнується. Гліоксалева кислота, що накопичується, значно більшою мірою позначається на екстинкції досвідчених, ніж калібрувальних, проб. Тому вимірювання оптичної щільності повинно проводитися в певний час, причому при довжині хвилі 540-550 нм показання стабільніше, ніж при довжині 530 нм, при якій спостерігається максимум піку.

Магній та кальцій є основними чи побічними складовими частинами численних природних чи штучних продуктів. Класичні методи аналізу цих двох катіонів вимагають великих витрат часу, тоді як комплексонометричне титрування надає досліднику можливість витонченого визначення обох металів, що сильно сприяло швидкому впровадженню цього методу в аналітичну практику.

Нам здається доцільним обговорювати одночасно обидва метали, тому що майже завжди вони присутні разом, і тому важливо знати поведінку суміші Са і Mg, навіть якщо потрібно визначити лише один із цих елементів.

Аналіз біологічних рідин завдяки його великому практичному значенню розглядається в окремому розділі. Наведені літературні посилання є лише частину всіх які стосуються цієї теми публікацій, що здається нам цілком справедливим, оскільки більшість робіт, з погляду власне комплексонометрического титрування, немає нічого нового.

Цитовані роботи все ж таки дають повне уявлення про існуючі можливості методу і про ще не вирішені проблеми.

Визначення Mg з допомогою ЕДТА вже давно описано Шварценбахом зі співр. . Застосований ними індикатор ериохром чорний Т є одним з найчастіше застосовуваних в даний час. Виконання титрування в мікромасштабі і навіть визначення мікрограмових кількостей не викликає труднощів. Були докладно вивчені питання точності комплексонометричних визначень та стехіометрії титрування.

Стійкість комплексів ЕДТА та індикатора з Mg досить висока, щоб можна було проводити титрування з достатньою точністю; зміна забарвлення в точці еквівалентності (з винно-червоної в синю) дещо менш чітка, ніж за інших комплексонометричних титруваннях. Слід титрувати до зникнення червоного відтінку, розпізнати яке, проте, неважко. Реакція у точці еквівалентності протікає дещо уповільнено, тому розчин слід трохи підігрівати.

Еріохром чорний Т і багато аналогічних барвників блокуються слідами важких металів, насамперед міді, які, проте, неважко видалити, застосовуючи відповідні маскуючі речовини. Ціанід калію усуває перешкоди з боку Сі, Ni, Со, Fe і т. д. Таку ж функцію виконують Na2S (при цьому домішки важких металів осаджуються у вигляді сульфідів) та Мn – титрування Mg у присутності великої кількості Mn див. Алюміній можна замаскувати за допомогою триетанол-аміну, причому слід проводити титрування при 5° С, тому що в іншому випадку можливий перехід Al з комплексу з маскою речовиною в комплекс з індикатором.

Перешкоди, спричинені наявністю слідів важких металів, часто можна усунути шляхом використання методу зворотного титрування. При цьому домішки, що заважають, зв'язуються в комплекс з ЕДТА і реагують з індикатором лише повільно або зовсім не реагують; таким чином, зворотне титрування може бути завершено до того, як настане блокування індикатора. Якщо, наприклад, проводять зворотне титрування розчином Zn, вміст Си до 20 мг в літрі розчину не надає шкідливого впливу. На тому ж принципі побудований запропонований Ганом метод захисного титрування, заснований на відносній, відсутності перешкод і полягає в тому, що відому кількість титрованого розчину ЕДТА титрують аналізованим розчином.

Крім ериохрому чорного Т, застосовують велику кількість інших індикаторів, наприклад алюмінон, що дозволяє проводити послідовне титрування суміші Fe-Аl-Са-Mg, лаковий червоний С, барвники ряду кислотного хрому синього, хромоксан зелений, пірокатехіновий фіолетовий, арсен. Діл та ін, з одного боку, і група дослідників на чолі з Белчером, з іншого, досліджували велику кількість барвників з точки зору їх придатності як індикатори. Останнім часом великим успіхом користується калмагіт; за стійкістю комплексів з металами і за зміною забарвлення він практично ідентичний ериохром чорному Т, але його розчин більш стійкий.

Індикація кінцевої точки титрування за допомогою інструментальних методів включає переважно фотометричне титрування, яке виконують або з самоіндикацією в УФ-області , або з чорним ериохромом Т , або з іншими індикаторами, наприклад з хромазуролом S або калмагітом . При визначенні Mg та при послідовному титруванні сумішей Ni-Mg, Zn-Mg або Bi-Mg застосовують також потенціометричне титрування з ртутним катодом або амперометричне титрування. Нижче будуть описані також кондуктометричні і термометричні визначення.

Заважаючий вплив Mg на титрування інших металів проявляється тільки в лужному середовищі, так що його присутність навряд чи становить проблему щодо інших металів з тих пір, як стало можливим проводити титрування в кислому розчині. Маскувати Mg можна осадженням його у вигляді гідроксиду в сильнолужному розчині (їдкий натр) або за допомогою фторид-іонів.

Титруванням Mg у присутності фосфат-іонів займався Кольє, який радить видаляти велику кількість цих іонів екстракцією. Іоніти також є добрим засобом для видалення фосфат-іонів. Часто буває досить сильного розведення аналізованого розчину, щоб уповільнити утворення MgNFLjPO.), оскільки це з'єднання легко утворює пересичені розчини. Крім того, визначати Mg у присутності фосфат-іонів можна шляхом зворотного титрування. Про титрування Mg у присутності Са буде сказано нижче. Тут же можна відзначити можливість відділення Са у вигляді молібдату та титрування Mg у фільтраті, якщо потрібно визначення одного лише Mg-.

Магній можна визначати комплексонометрично у фармацевтичних препаратах, в алюмінієвих сплавах, у сплаві електрон, у чавуні та ливарному чавуні, у титані, сульфаті нікелю, порохах, у ґрунті та рослинних матеріалах, гірських породах та уранових шлаках.

Кальцій одна із перших металів, котрим було описано метод комплексонометрического титрування . Титрування можна проводити в сильно розведених розчинах, а також за наявності малих кількостей Са . Застосовуваний у своїй індикатор мурексид був докладно вивчений , та її часто використовують у час. У сильнолужному середовищі (рН=12) відбувається зміна червоного забарвлення мурексиду в синьо-фіолетове, менш різке, як в багатьох інших металохромних індикаторів. Розчин мурексиду стійкий протягом декількох годин, тому індикатор доцільно вносити в твердому вигляді, розтертим з 100 частинами NaCl. Слід враховувати також окислювальне або гідролітичне розкладання мурексиду в аналізованому розчині, особливо при фотометричних титрування, коли розкладання іноді стає помітним завдяки повільному зменшенню світлопоглинання. Для поліпшення розпізнаваності точки еквівалентності були запропоновані змішані та індикатори, наприклад 0,2 г мурексиду з 0,5 г нафтолового зеленого, добре перемішані з 100 г NaCl .

Як індикатори на Са було запропоновано багато інших речовин, які, однак, не завжди перевершують мурексид. Наводимо деякі з них: калькою, CAL-Red, ериохром синьо-чорний SE (Еріо SE), кислотний хром синьо-чорний та інші. Всі ці речовини є про,-азосоединениями, подібними з ериохромом чорним Т.

Систематичне дослідження індикаторних властивостей таких речовин належить Ділу та співр. . Численні сполуки були вивчені також Белчером та співр. . Пізніше в якості індикаторів на Са були випробувані: лаковий червоний С, хром синьо-зелений BL, фтклеїнкомплек-сон, гліоксаль-біс-(2-оксіаніл), хромазу-рол S, Н-кислота, кислотний алізариновий чорний SN і пір . З алюміноном можливе послідовне титрування суміші Fe-Al-Са-Mg.

Згадуваний нижче синтезований Вестом кальцихром ідентичний, мабуть, гідрону, запропонованому російськими авторами. Для визначення Са придатні також метилтимоловий синій та пірокатехіновий фіолетовий.

Кальцеїн можна застосовувати як кольоровий , і як флуоресцентний індикатор (УФ-промені). Флуоресце-інкомплексон за точкою еквівалентності має викликану забрудненнями залишкову флуоресценцію, яка перекривається при додаванні фенолфталеїну (0,25 г фенолфталеїну на 1 г індикатора). Аналогічно справа з кальцеїном (кальцеїном W), для перекриття залишкової флуоресценції якого було запропоновано акридин . Тимолфталексон теж рекомендується як флуоресцентний індикатор на Са. Щоб забезпечити розпізнавання точки еквівалентності без завад, Тофт із співр. запропонували простий прилад, який виправдав себе під час титрування з кальцеїном, а також послужив хорошу службу при титруванні з іншими флуоресцентними індикаторами.

Практично всі індикатори Са дають різкий перехід забарвлення тільки при високому значенні рН розчину. Однак є деякі індикуючі системи, що функціонують при рН<11, например комплекс Mg с ЭДТА (его дббавляют по меньшей мере в количестве 5% от содержания присутствующего Са) или ZnY в комбинации с эриохромом черным Т, а также комбинации ZnY с цинконом и CuY с ПАН . При этом одновременно титруется присутствующий в растворе Mg.

Зазвичай віддають перевагу індикаторам, що діють при високих значеннях рН, так як магній, часто супутній кальцію, при цьому випадає в осад у вигляді гідроксиду (див. нижче). Слід врахувати, що луг, що використовується для підлужування, не повинен містити карбонатів, а також не повинен поглинати їх з повітря, води або інших реактивів, оскільки в іншому випадку випадає осад СаСО3. Осад знову розчиняється протягом титрування, якщо його проводити повільно.

Однак вигідніше і економічніше за часом уникати утворення осаду, для чого видаляють карбонат-іони і титрують у досить розбавлених розчинах з метою запобігання можливому випаданню осаду Са(ОН)г. Уникнути утворення каламуті можна також при застосуванні методу зворотного титрування.

Чинники, що заважають титрування кальцію, були детально вивчені. Присутні у більшості природних та штучних продуктів Fe та Аl можуть бути виділені за допомогою різноманітних способів. Відділення шляхом осадження розчином аміаку можливе завжди, але часто воно забирає багато часу, оскільки може бути необхідним подвійне осадження. Про маскування Fe, Al і Мn можна прочитати у розділах, що стосуються визначення відповідних елементів.

Якщо в розчині присутній тільки Al, то для визначення Са немає необхідності що-небудь робити, тому що при звичайних титруваннях при високому рН Аl присутній у вигляді алюмінат-іонів, які не реагують з комплексом. Однак, слід звертати увагу на вибір-індикатора, оскільки деякі барвники в зазначених умовах блокуються алюмінієм. У разі дуже високого вмісту Al слід звернутися до посилань, а у разі високих концентрацій Mn – до посилання.

Титан можна замаскувати перекисом водню (див. Визначення титану). Широкі можливості для маскування відкриває застосування ціаніду калію та іонітів. Слід брати до уваги також можливість перешкод аніонів. Про перешкоди, створювані гідроксил-і карбонат-іонами, вже йшлося. Гексаціаноферрат (II)-іон, який був присутній у розчині спочатку або утворився при маскуванні Fe, може утворити каламут внаслідок малої розчинності його кальцієвої солі; муть знову зникає у процесі титрування. Особливо ґрунтовно було вивчено перешкоди, пов'язані з присутністю фосфат-іонів. Невеликі кількості останніх не заважають титруванню Са. Гранично допустиме співвідношення Р: Са = 4: 1 але воно сильно залежить від розведення розчину.

Великі кількості РО4-іонів не завадять визначенню, якщо вдатися до методу зворотного титрування. Циммерман пропонує для визначення Са в присутності фосфат-іонів титрований розчин, 0,1 М ЕДТА і 0,05 М ZnY. В крайньому випадку, при виключно високому вмісті фосфат-іонів, їх відокремлюють методом іонного обміну або екстракцією.

З часу застосування титрування в кислому середовищі Са вже не є сильною перешкодою щодо інших металів. При деяких титруваннях у лужному середовищі (але не при титруванні Mg) Са можна замаскувати за допомогою фторид-іонів.

Точність та сприйнятливість комплексонометричних визначень Са хороша, що підтверджується численними дослідженнями, наприклад.

Існує багато інструментальних методів визначення Са. Найчастіше воліють фотометричне титрування, оскільки неозброєним оком важко розпізнати перехід забарвлення мурексиду. Застосовують і інші індикатори, наприклад калькою, CuY-ПАН, металфталеїн.

Фотометричне титрування можна проводити з самоіндикацією в УФ-області (228 нм); його можна автоматизувати під час використання різних індикаторів. Описано індикацію точки еквівалентності по нахилу кривої титрування при додаванні Си2+-іонів . Амперометрическая індикація з ртутним краплинним електродом дає можливість проводити послідовне титрування таких сумішей, як, наприклад, Ni-Са або Сu-Zn-Са, причому для індикації використовують хвилю комплексону. У сильноаміачному розчині Са можна визначати непрямим амперометрическим методом: з комплексонату цинку Са2+-іони витісняють Zn2+-, які потім відтитрують.

При потениометрическом титруванні з ртутною краплею як електрод доцільно користуватися розчином ГЕДТА, тому що при цьому не заважає Mg . Газлам із співр. проводять потенціометричне автоматичне титрування зі срібним електродом; цим методом можна послідовно титрувати суміш Са-Mg. Описано радіометричне та кондуктометричне титрування. Особливо цікава термометрична індикація точки еквівалентності стосовно аналізу суміші С а-Mg, оскільки теплоти утворення комплексонатів обох металів не тільки різні, але навіть протилежні за знаком.

Число практичних застосувань комплексонометричного визначення Са величезне. Нижче наведено лише деякі з можливих випадків. Так як визначення Са часто пов'язане з визначенням Mg, рекомендуємо читачеві звернутися до розділів щодо визначення суміші Са і Mg і жорсткості води. З використанням візуальної індикації проводяться аналізи стеаратів, цукрових соків, казеїну, води, дощової води, фармацевтичних препаратів, трикальційфос-фату, технічних фосфатів, рослинних матеріалів, фотографічних матеріалів, каніфолі, а також визначення вільного вапна в силі. в останньому випадку застосовують концентрування Са на хелатообразующей іонообмінної смолі-Дауекс A-I.

Фотометричне титрування з мурексидом використовують для визначення водорозчинної частини гіпсу та аналізу вод. Кальцеїн використовують як фотометричний індикатор при визначенні Са в солях літію. При аналізі фуражу Са титрують з ртутним краплинним електродом розчином ГЕДТА.

Суміш кальцію з магнієм. Відділення кальцію від магнію можна проводити різними способами. Поділ завжди можливий, але забирає багато часу. Для цілей поділу доцільно застосовувати іонообмінні смоли. Герке пропонує відокремлювати Са у вигляді сульфіту. Можна осаджувати Са класичним способом у вигляді оксалату і після озоління та розчинення осаду комплексонометрично відтитрувати.

У разі дуже малого вмісту Са осад оксалату кальцію можна розчинити в кислоті, додати ЕДТА і після підлужування розчину відтитрувати надлишок ЕДТА. Однак після осадження кальцію у вигляді оксалату зміна забарвлення ериохрому чорного Т при титруванні Mg у фільтраті буває недостатньо різким, тому кількість оксалат-іонів, що застосовуються, обмежують до мінімуму.

Найбільш витонченими є методи, у яких уникають поділу обох металів. Найбільш часто застосовуваний метод полягає в титруванні Са в сильнолужному розчині в присутності осаду гідроксиду магнію та у визначенні суми Са та Mg у другій аліквотній частині розчину (причому все сказане вище про титрування Mg береться до уваги), з подальшим обчисленням вмісту Mg по різниці. Якщо суміші багато Са і мало Mg, навряд чи під час аналізу виникнуть труднощі. Якщо ситуація менш сприятлива, слід звернути увагу на низку обставин, обговорення яких можна знайти в оригінальній літературі.

Присутність Mg(OH)2 може заважати, по-перше, тому, що є можливість співсадження Са, по-друге, тому, що зміна забарвлення індикатора може стати не різким через адсорбцію барвника пластівцевим осадом.

Додавання цукру має перешкодити співоснаженню Са, проте це не підтверджується іншими авторами. Співосадження можна, на думку Флашки і Гудітца, звести до мінімуму, якщо спочатку до нейтрального або кислого аналізованого розчину додати кількість ЕДТА, яка не набагато перевищує еквівалентну кальцію кількість, і лише після цього підлужувати. Луг завжди слід додавати повільно краплями і розчин добре перемішувати. Відповідно до Льюїса зі співр. , при цьому осаджується незначна кількість ЕДТА, яка при стоянні завдяки рекристалізації Mg(OH)2 знову переходить в розчин.

Для кращого розпізнавання зміни забарвлення індикатора (наприклад, мурексиду) доцільно, але, безумовно, не обов'язково проводити осадження в мірній колбі; об'єм розчину слід довести до мітки, і після того, як осад відстоиться, прозору аліквотну частину фільтрату використовувати для зворотного титрування невеликого надлишку ЕДТА.

Баух та співр. отримали хороші результати при дуже великому вмісті Mg (визначення близько 0,5% Са, що міститься в MgO), повільно осаджуючи Mg(OH)2 0,5 М розчином NaOH (до лугу було додано незначну кількість KCN і NH2OH НС1) при енергійному перемішуванні і титру Са безпосередньо в суспензії розчином ЕДТА з CaL-Red в якості індикатора. Важливість повільного осадження при енергійному перемішуванні підкреслюють також Льюїс та Мельник.

Як свідчить дослідження, проведене Кенії зі співр. , кінцеве значення рН розчину, індикатор і його кількість також впливають на результати титрування. У цьому плані важливі результати, отримані Белчером та інших. З численних випробуваних індикаторів найбільше придатним виявився калькою. Точка еквівалентності у присутності осадженого Mg(OH)2 була більш чіткою, ніж у чистих розчинах Са, причому у присутності Mg не були отримані занижені результати для Са, що має місце при застосуванні інших індикаторів (наприклад, мурексиду, метилтимолового синього або кальцеїну).

Нечіткі переходи забарвлення, зумовлені адсорбцією індикатора осадом Mg(OH)2, можна поліпшити, якщо індикатор додавати вже після осадження магнію, і, крім того, якщо перед додаванням барвника почекати, поки осад не набуде кристалічного характеру. Як вказують Лотт і Ченг, збільшення кількох крапель полівінілового спирту запобігає зменшення чіткості переходу забарвлення індикатора. Аналогічну дію ацетилацетону спостерігали Бурже та ін.

Підсумовуючи сказане вище, можна відзначити, що є різні можливості поліпшення умов визначення, але навряд чи можна запропонувати задовільну всім випадків методику визначення; для кожного конкретного випадку слід підбирати оптимальні умови, щоб досягти найбільшої точності. Тому не дивно, що є багато повідомлень про досліди, поставлені з метою уникнути виділення в осад Mg(OH)2-Для цієї мети пропонують додавати до розчину винну кислоту. Згідно з нашими дослідами і відповідно до даних інших авторів, винна кислота придатна для запобігання випаданню магнію в осад, але при цьому виходять завищені результати для Са, якщо в якості титранта використовувати розчин ЕДТА. Якщо замість ЕДТА взяти ГЕДТА , результати визначення Са виходять правильними, оскільки комплекс магнію з цим компексоном менш стабільний, ніж комплекс кальцію. У зв'язку з цим цікаво відзначити, що точка еквівалентності титрування з кальконом виходить різкою лише тоді, коли співвідношення Mg: Са дорівнює, принаймні, 1.

Якщо порівняти ці відомості з згаданими вище даними Белчера та інших, слід визнати, що досі ще не зрозуміло, яким чином осадження магнію та його комплексоутворення впливають на утворення комплексу Са-калькон у точці еквівалентності.

Одна з головних проблем визначення Са у присутності Mg полягає у відсутності досі простого індикатора на Са для візуальних визначень, що функціонує при таких значеннях рН, коли Mg залишається в розчині. Рінгбом дозволив цю скруту, застосувавши непряму індикацію точки еквівалентності за допомогою системи Zn-ГЕДТА-цинкон. У розчині встановлюють рН = 9,5-10 за допомогою буферного розчину, що містить 25 г бури, 2,5 г NH4C1 та 5,7 г NaOH в 1 л.

У чистих розчинах виходять дуже різкі переходи забарвлення та правильні значення вмісту Са. Але для цього необхідно, щоб, по-перше, концентрація амонію дотримувалася дуже точно і, по-друге, відношення Са: Zn дорівнювало приблизно 10; Виконання цих оптимальних умов при практичному проведенні аналізів, на жаль, не завжди можливе. Інший шлях описують Флашка і Ганчоф: вони титрують розчином ГЕДТА з мурексидом як індикатор при рН близько 10. При фотометричній індикації можна визначати Са в присутності більш ніж 100-кратного надлишку Mg. Кальцій у присутності магнію можна також потенціометрично титрувати розчином ГЕДТА при рН = 10 .

Слід послатися ще метод Штрафельда , у якому Mg осаджують фосфат-ионами при рН = 9 і потім у присутності осаду визначають Са зворотним потенциометрическим титруванням надлишку ЭДТА титрованим розчином солі кальцію з ртутним краплинним електродом. Додана кількість фосфату має бути дуже точною. З одного боку, цієї кількості має вистачити, щоб знизити розчинність MgNH4P04 настільки, щоб він не вступав у реакцію з ЕДТА, з іншого - кількість фосфату не повинна бути занадто великою, оскільки в іншому випадку випадає осад Са3(Р04)2. Літературних даних, що стосуються співсадження Са, немає.

Після всього сказаного ще раз підкреслюємо, що навряд чи можна дати універсальну методику роботи, проте існують задовільні модифікації стандартних методів, ґрунтуючись на яких можна для всіх випадків, що зустрічаються на практиці, вибрати придатну для роботи методику. Не слід забувати, що більшість досліджень проводиться на чистих розчинах, а при практичному аналізі умови визначення ускладнюються внаслідок високої концентрації солей, присутності елементів, що заважають, і доданих для їх усунення маскуючих речовин.

Найбільш витонченими є послідовні титрування, оскільки, з одного боку, вони економлять час, а з іншого - вимагають меншої кількості аналізованого розчину, що при

Практичні визначення часто дуже важливі. Такі досліди проводилися і дали дуже хороші результати принаймні на штучних розчинах. Кереш спочатку титрує Са з мурексидом при рН = 13, потім підкислюють розчин, причому мурексид, гідролізуючись, руйнується, доводить рН до 10 і титрує Mg з чорним ериохромом Т. Описані вище труднощі, що виникають при визначенні Са в присутності2, Mg ( Звичайно, мають значення і тут.

Лотт і Ченг спочатку титрують Са з кальконом при високому значенні рН, потім знижують рН розчину, додаючи кислоту і хлорид амонію, і продовжують титрування з чорним ериохромом Т для визначення Mg. Шмідт і Рейлі виключають помилку, що викликається осадженням магнію, для чого вони спочатку в прозорому розчині при рН = 9,5-10 титрують Са розчином ГЕДТА в присутності індикаторної системи Рінгбому, що є сумішшю Zn - ГЕДТА - цинкон, потім додають KCN для маск і титрують Mg розчином ЕДТА з чорним ериохромом Т. Флашка і Ганчоф користуються фотометричною індикацією точки еквівалентності. Спочатку вони титрують Са з мурексидом розчином ЕДТА при рН = 10, потім додають чорний ериохром Т, змінюють довжину хвилі світла і визначають Mg титруванням розчином ЕДТА. Субмікрограмові кількості Са та Mg можна визначити за однією кривою фотометричного титрування; при цьому використовують комплекс Mg-кал-магіт як самоіндикуючу систему для встановлення кінцевої точки титрування Са по нахилу кривої титрування.

Визначення Са і Mg згаданими вище методами застосовують в аналізі різноманітних матеріалів, наприклад лімфи комах, вапняку, доломіту, магнезиту, вапняних і силікатних порід, ґрунтів, скляних порошків, скла, руд і шлаків, цементу, сталі та подібних матеріалів; кам'яної солі, розсолів, морської води та інших розчинів з великим вмістом лугу, а також зварювального дроту, що містить Мn, пульпи, стічних вод вугільних розробок, звичайних вод і спеціальних мінеральних вод, молока, консервованих фруктових соків, фармацевтичних препаратів, рослинних матеріалів , зокрема тютюнового попелу , тваринних тканин і біологічних матеріалів взагалі .

Кальцій та магній у біологічних рідинах.Комплексонометричне визначення Са та (або) Mg у крові, сироватці, сечі та спинномозковій рідині в даний час є стандартним титриметричним методом, що застосовується майже у всіх лабораторіях. Кількість публікацій, що належать до цієї галузі, перевищила сотню.

Оскільки багато із запропонованих методів лише трохи різняться у деталях, тут пояснення принципів визначень будуть розглянуті лише деякі з опублікованих работ.

Кальцій у сироватці вперше визначили Грінблатт та Гартман, проводячи титрування з мурексидом у сильнолужному розчині. Інші автори описують той самий метод лише з невеликими змінами або з фотометричною індикацією.

Застосовуються й інші індикатори, наприклад кальцеїн, переважно в УФ-області, причому можна викреслити криву титрування; цим методом можна аналізувати дуже малі кількості сироватки (20 мкл); можна застосовувати фотометричну індикацію. Крім того, застосовують CAL-Red, калькою, фталеїнкомплексон, кислотний алізариновий чорний SN і флуоресцентні індикатори. Грунтовне порівняння (наприклад) цих методів з класичним оксалатним методом виразно показало переваги комплексонометричного методу.

Кальцій у сечі можна визначати стандартним методом з ЕДТА так само, як його визначали в інших матеріалах, або фотометричним титруванням, або з додаванням флуорексону. Внаслідок підвищеного вмісту фосфатів у сечі при її аналізі часто виявляється корисним сильне розведення аналізованого розчину або, щоб уникнути випадання в осад важко розчинних сполук, застосування зворотного титрування.

Крім цих методів, розроблених спеціально для визначення Са, відповідні способи визначення Са можуть зустрітися і серед описаних далі методів визначення Са і Mg, так як багато визначення Са пов'язані з визначенням Mg.

Перше визначення магнію в сироватці описали Голасек та Флашка. Кальцій беруть в облогу у вигляді оксалату і титрують після розчинення осаду, тоді як Mg визначають у фільтраті після центрифугування. Перевага цього методу полягає в тому, що обидва метали можна визначати в одному розчині. Аналогічну перевагу має метод, запропонований Г'єссінгом, в якому здійснюється послідовне титрування. Спочатку Са титрують фотометрично з мурексидом у лужному розчині (NaOH), причому невеликі кількості Mg(OH)2, що залишаються в розчині, мабуть, у колоїдній формі, не заважають. Потім додають гліцин та кип'ятять. При цьому мурексид руйнується і гідроксид магнію розчиняється; після цього титрують Mg з чорним ериохромом Т Однак більшість методів засновано на використанні двох аліквотних проб. В одній пробі Са титрують у розчині з високим значенням рН з мурексидом (див вище) або з іншим індикатором, наприклад, Еріо SE, а в іншій - відтитрують суму Са і Mg.

В останньому титруванні зазвичай користуються ериохромом чорним Т. Метод придатний для роботи з ультрамікрокількістю і виграє точно, якщо застосовувати фотометричне титрування. Процес титрування можна автоматизувати.

Кальцій та магній у сечі можна визначати так само, як і в сироватці, але з невеликими змінами.

Кальцій і магній у плазмі та спинномозковій рідині визначають так само, як і в сироватці.

Визначення жорсткості води. Визначення жорсткості води вже давно було описано Шварценбахом зі співр. і є першим методом комплексонометричного титрування, використаним у практиці. У літературі можна знайти численні методики визначення жорсткості води, включаючи мікровизначення.

Слід розрізняти дві групи методів: визначення загальної жорсткості та роздільне визначення кальцієвої та магнієвої жорсткості. При визначенні загальної жорсткості титрують суму Са та Mg. Титрування зазвичай проводять у розчині з рН = 10 з ериохромом чорним Т як індикатор. Щоб перехід забарвлення індикатора був різким, потрібна присутність щонайменше 5% Mg (стосовно змісту Са).

Так як для різних за походженням вод цієї умови не завжди дотримується, слід додавати відому кількість Mg і враховувати його при обчисленнях або, ще краще, вводити в аналізований розчин у вигляді комплексу магнію з ЕДТА. При виконанні серійних аналізів набагато простіше використати титрований розчин, в якому поряд з ЕДТА (H2Y2~) міститься необхідна кількість MgY2~.

При вивченні факторів, що заважають цим титруванням, з'ясовано, що до них відносяться головним чином невеликі домішки важких металів, які викликають перевитрату титранта, або блокують індикатор. Їх видалення не викликає труднощів, якщо додати як маскуючі речовини суміш KCN з аскорбіновою кислотою або триетаноламін. Хорошим маскуючим речовиною більшості металів, крім Al, є також Na2S . Часто маскуючі речовини вводять у буферний розчин.

Ган уникає перешкод або знижує їх, відтитровуючи відому кількість стандартного розчину ЕДТА аналізованої водою. Однак цей прийом скрутний для практичного застосування. При титруванні з хромазуролом S перешкоди менш небезпечні, так як цей барвник мало блокується. Однак перехід забарвлення в цьому випадку менший, ніж при використанні ериохрому чорного Т.

При роздільному визначенні кальцієвої та магнієвої жорсткості зазвичай використовують дві аліквотні порції розчину. В одній частині розчину титрують Са при високому значенні рН, в іншій рН = 10 титрують суму Са і Mg. Магній обчислюють по брудності.

Титрування кальцію, як правило, не викликає труднощів, тому що у всіх нормальних водах вміст Са сильно перевищує вміст Mg.

Для аналізу вод, що містять поліфосфати, Брук запропонував проводити попереднє титрування Са поділ шляхом іонного обміну. Шнейдер та ін. при визначенні жорсткості цукрового сиропу застосовували як індикатор ериохром синьо-чорний.

Комплексонометричне визначення постійної жорсткості може передувати кислотно-основне визначення тимчасової жорсткості, після якого комплексонометричне титрування можна проводити безпосередньо в тому самому розчині. Повідомляють про фотометричні титрування, що становлять інтерес для аналізу забарвлених вод. Фотометрична індикація дозволяє автоматизувати титрування.

Лаці описує напівавтоматичний метод, у якому отримана у присутності ериохрому чорного Т крива титрування викреслюється самописцем. На кривій виходять два перегини, перший із яких відповідає закінченню титрування Са. Таким чином, можливе одночасне визначення кальцієвої та магнієвої жорсткості. Ердей та ін теж отримали два перегини на кривій при високочастотному титруванні.

Кондуктометричне титрування виправдало себе під час аналізу каламутних і пофарбованих вод. Оскільки в природних водах концентрація солей зазвичай незначна, для їх аналізу дуже придатний кондуктометричний метод, завдяки відсутності фону, що заважає визначенню електропровідності.

Пряме визначення магнію з чорним ериохромом Т

Реактиви ЕДТА, 0,01 М розчин. Еріохром чорний Т.

Буферний розчин, рН =10.

Хід визначення. Концентрація Mg в аналізованому розчині повинна перевищувати 10 -2 М. Кислі аналізовані розчини попередньо нейтралізують їдким натром. Потім до кожних 100 мл розчину доливають 2 мл буферного розчину, кілька крапель чорного ериохрому Т і титрують до переходу червоного забарвлення в синю.

З останньою краплею розчину титранту повинен зникнути червоний відтінок індикатора. Оскільки реакції комплексоутворення протікають миттєво, поблизу кінцевої точки титрування уповільнюють.

Зауваження. Криві, зображені на рис. 32 та отримані комбінацією кривих, зображених на рис. 4 і 23 показують, що в процесі титрування слід досить точно підтримувати значення рН = 10. Як занадто низьке, так і занадто високе значення рН погіршує розпізнавання точки еквівалентності. Тому кислі аналізовані розчини до додавання буфер-

не вводити до розчину додаткову кількість іонів амонію. При правильному виборі умов титрування, точка еквівалентності буває настільки різкою, що можна титрувати навіть 0,001 М розчином ЕДТА.

Визначення кальцію з чорним ериохромом Т за методом витіснення

Реактиви

ЕДТА, 0,01 М розчин.

Еріохром чорний Т.

Буферний розчин рН = 10.

Комплекс магнію з ЕДТА, 0,1 М розчин.

Хід визначення. Концентрація іонів кальцію має перевищувати 10 -2 М. Якщо аналізований розчин кислий, його нейтралізують їдким натром. До кожних 100 мл аналізованого розчину доливають 2 мл буферного розчину, 1 мл 0,1 М розчину MgY,2-4 краплі ериохрому чорного Т і титрують до переходу червоного забарвлення в синю. З останньою краплею розчину титрант повинен повністю зникнути червонуватий відтінок. Поблизу кінцевої точки титрування уповільнюють.

Зауваження. Криві, наведені на рис. 33 та отримані комбінацією кривих, зображених на рис. 5 і 24 показують, як змінюється колір ериохрому чорного Т, якщо Са2+-іони титрують без додавання комплексонату магнію. При цьому навіть при рН = 11 не виходить різкого переходу забарвлення, крім того, в такому сильнолужному розчині не виходить чистого синього кольору, так як в цій ділянці рН чорний еріохром Т поводиться як кислотно-основний індикатор .

Криві, зображені на рис. 34 показують поліпшення, досягнуті в результаті додавання комплексонату магнію. Оскільки комплексонат кальцію стійкіший від комплексонату магнію, відбувається витіснення Mg і - як наслідок - одночасне титрування Са і Mg (див. рис. 11).

Криві, зображені на рис. 34 отримані комбінацією рис. 11 і 23. Вони показують, що додавання лише 1% Mg значно покращує розпізнаваність точки еквівалентності. При додаванні 10% Mg одержують практично максимальний можливий ефект. Подальше збільшення MgY2-привело б лише до непотрібного підвищення іонної сили розчину і зменшення стрибка pMg. При правильному проведенні титрування зміна фарбування буває настільки різкою, що можна проводити мікровизначення, використовуючи навіть 0,001 М розчин ЕДТА.

При фотометричній індикації точки еквівалентності результати титрування помітно покращуються.

Пряме визначення кальцію з кальконом

Реактиви

ЕДТА, 0,01 М розчин. Калькою.

Їдке калі, 2 М розчин. Діетиламін.

Хід визначення. Концентрація кальцію в розчині, що титрується, повинна бути близько 10 -2 М. Кислі розчини спочатку нейтралізують їдким натром або їдким калі. До кожних 100 мл аналізованого нейтралізованого розчину доливають 5-7 мл діетиламіну. Цієї кількості цілком достатньо для встановлення значення рН розчину близько 12,5. Потім індикатор додають калькою і титрують (одразу, щоб запобігти випаданню осаду CaCO3) розчином ЕДТА до стійкого чисто-синього забарвлення.

Зауваження. Необхідне значення рН розчину, що титрується, можна встановити також за допомогою КОН або NaOH.

Деякі спостерігачі відзначають, що точка еквівалентності при титруванні з кальконом виходить більш різкою, якщо є невелика кількість магнію. У цьому випадку, якщо Mg в аналізованому розчині відсутня, додають 1-2 мл 0,1 М розчину магнію солі. Потім повільно при сильному перемішуванні підлужують розчин. Кількість діетиламіну, зазначена вище, є достатньою для встановлення відповідного рН у присутності Mg. При титруванні у присутності Mg іноді після кінцевої точки розчин при стоянні знову знебарвлюється; тоді слід додати ще 1-2 краплі титруючого розчину ЕДТА, щоб отримати стійке синє забарвлення. Тому, якщо в розчині є магній, перед відліком по бюретці слід почекати близько півхвилини.

Як титрант замість ЕДТА можна застосовувати ГЕДТА, особливо тоді, коли визначення Са проводять у присутності великої кількості Mg і для запобігання випаданню Mg в осад додають винну кислоту.

КАЛЬЦІЙ (Calcium, Ca) - хімічний елемент II групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, що відноситься до лужноземельних металів; має високу біологічну активність, є основним структурним компонентом кісток скелета і зубів тварин і людини, а також важливим компонентом системи згортання крові; солі До., надходячи у складі їжі та засвоюючись організмом, істотно впливають на обмін речовин, тобто До. є незамінним елементом у харчуванні людини. Сполуки До. зміцнюють захисні сили організму та підвищують його стійкість до зовнішніх несприятливих факторів, у т. ч. і до інфекцій. Деякі солі К. використовуються як лікарські засоби. Недостатність або надлишок К. в організмі може бути причиною або наслідком низки патол, станів (див. Кальциноз, Кальцифілаксія, Остеомаляція, Рахіт).

Порядковий номер К. 20, атомна вага 40,08; природний К. складається із суміші шести стабільних ізотопів, з яких найбільш поширений 40 Ca.

Металевий К. вперше виділено 1808 р. Деві (Н. Davy), який і назвав новий елемент кальцієм (лат. calx вапно). широко поширений у природі, його з'єднання - вапняк, мармур, гіпс (див.), вапно з глибокої давнини використовувалися як будівельний матеріал. За поширеністю у природі До. займає п'яте місце.

Щільність К. при t° 20° дорівнює 1,54 г/см 3 теплопровідність при t° 20° - 0,3 кал/см-град-сек, уд. теплоємність (0-100 °) - 0,149 кал/г-град, уд. опір при t ° 20 ° - 4,6 * 10 -6 ом-див. У сполуках До. двовалентний, хімічно дуже активний. При звичайній температурі До. легко взаємодіє з киснем та вологою повітря. При нагріванні на повітрі чи при кисню утворює окис - CaO. Взаємодіючи з холодною водою, утворює гідроокис - Ca(OH) 2 . реагує з галогенами - фтором (на холоді), хлором і бромом (при температурі вище 400°), утворюючи відповідно CaF 2 , CaCl 2 , CaBr 2 . При нагріванні без доступу повітря з графітом, кремнієм і фосфором До. утворює відповідно CaC 2 Ca 2 Si, CaSi і Cs 3 P 2 а з металами (Al, Ag, Cu, Mg, Pb, Sn і ін.) До. дає інтерметалеві сполуки.

здатний утворювати міцні сполуки з білками, фосфоліпідами, органічними к-тами. Завдяки цим властивостям До. не тільки виконує важливу пластичну роль при формуванні тканинних структур, а й впливає на багато фізіол, і біохім, процеси, що постійно протікають в організмі людини! тварин, беручи участь у регуляціях проникності клітинних мембран, в електрогенезі нервової, м'язової та залізистої тканин, у процесах синаптичної передачі, молекулярному механізмі м'язового скорочення, у здійсненні секреторного та інкреторного процесів травними та ендокринними залозами, а також контролює ряд ферментативних.

Зміст До. в організмі дорослої людини становить прибл. 20 г на 1 кг ваги; у новонароджених – бл. 9 г на 1кг. Основна частина До. (99%) міститься в кістковій та хрящовій тканинах (див. Кость, Хрящова тканина) та в зубах (див.). У цих тканинах До. виявляється у вигляді карбонату, кальційфосфату, сполук з хлором, органічними к-тами та ін, решта - всередині клітин м'яких тканин і позаклітинної рідини. Концентрація К. у плазмі крові людини та більшості ссавців становить бл. 10 мг% (2,5 мМ). К. плазми представлений двома фракціями: дифундируючої (комплекси К. з білками) і не дифундируючої (іонізований К. і комплекси К. з к-тами). У плазмі крові К. пов'язаний з чотирма фракціями фосфату - білковою, ліпідною, кислоторозчинною та органічною. Перед К., що утворює комплекси з білками, припадає одна третина загальної кількості К. плазми крові (концентрація 0,82 мМ). Найбільшу кальційзв'язувальну здатність мають альбуміни, бета-глобуліни і цефалін. Комплекси К. з білками в плазмі служать свого роду депо К. в організмі. Концентрація іонізованого К. у плазмі становить 1,33 мМ, а комплексів К. з фосфатами, карбонатами, цитратами та аніонами інших органічних к-т – 0,3 мМ.

В 1 г білка формених елементів крові міститься 2,5 * 10 -4 моля К. Високу кальційзв'язувальну здатність мають мембрани еритроцитів, активний обмін К. відбувається в тромбоцитах. К. є необхідним фактором у процесі згортання крові: відсутність К. не відбувається перетворення протромбіну на тромбін, а кров, стабілізована додаванням сполук, що зв'язують іони К. (напр., оксалату або цитрата натрію), не згортається (див. Система згортання крові ).

У клітинах основна частина До. пов'язана з білками та фосфоліпідами клітинних мембран та мембран органел. У ядрах До. більше, ніж у цитоплазмі. Найбільш багаті К. ядра клітин печінки, підшлункової та вилочкової залоз. Здатністю накопичувати, а у разі потреби звільняти іони К. мають мітохондрії. Процес акумуляції іонів К. пов'язаний з перенесенням електронів та накопиченням неорганічного фосфату. При цьому не відбувається окисного фосфорилювання: енергія перенесення електронів може використовуватися мітохондрією або для накопичення іонів К., або для синтезу АТФ, але не для обох цих процесів одночасно. Кальційакумулююча здатність мітохондрій дає їм можливість брати участь у процесах біол, кальцинування та декальцинування, а також у розслабленні м'язів.

При дії ПТГ підвищується концентрація К. та знижується вміст фосфору у плазмі крові. ПТГ та вітамін D діють синергічно. Викликана введенням ПТГ гіперкальціємія пов'язана з підвищенням клітинної активності остеокластів та обумовленою цим посиленою резорбцією кістки. Кістка є основним місцем застосування ПТГ. Під впливом ПТГ відбувається розсмоктування кісткової тканини з допомогою розчинення як мінерального, і органічного компонентів матриці кістки. ПТГ посилює реабсорбцію К. у ниркових канальцях. При нестачі ПТГ розвивається гіперкальціурія. Під дією ПТГ посилюється всмоктування К. із кишечника. Секреція ПТГ різко посилюється при гіпокальціємії. Антагоніст ПТГ щодо впливу на обмін К. є КТ. Секреція КТ зростає із підвищенням концентрації К. у плазмі крові. При дії КТ у крові зменшується вміст К. та кількість остеокластів; попереджається остеопороз. КТ запобігає кальцифікації серця, нирок та інших органів та сприяє позитивному кальцієвому балансу в кістках. При запровадженні КТ посилюється виділення фосфору нирками. Нормальна секреція КТ набуває особливо важливого значення з погляду підтримки кальцієвого балансу в періоди голодування, лактації, тривалої іммобілізації хворих, гіподинамії.

Регуляція обміну К. ПТГ та КТ пов'язана з дією гормонів гіпофіза, кори надниркових залоз та щитовидної залози. На обмін К. істотно впливають також глюкокортикоїди та мінералокортикоїди. При гіперфункції надниркових залоз посилюється виведення До. з сечею і калом. Глюкокортикоїдні гормони послаблюють гіпокальціємічний вплив КТ. Під впливом соматотропного гормону поряд із посиленням синтезу білків та уповільненням виведення фосфору, азоту та натрію підвищується всмоктування К. у кишечнику. Останнє зумовлено стимуляцією утворення цитрату, який є одним із важливих факторів системи транспорту К. Гормон зростання істотно впливає не тільки на кісткову, але і на інші тканини організму. Підтримка кальцієвого гомеостазу координується ц. н. с. та в. н. с. Особлива роль центральної регуляції кальцієвого обміну відводиться гипоталамо-гипофизарной системі. Остання впливає практично на всі ендокринні залози, в першу чергу – на паращитоподібну та щитовидну. Певна роль приділяється клітинам епіфіза. Фізіологічно активні речовини, що виділяються цими клітинами, насамперед серотонін, впливають обмін К. .

Зміни вмісту К. у плазмі проявляються у вигляді гіперкальціємії або гіпокальціємії. У нормі в плазмі крові міститься 8,5-12,0 мг% К., у дітей (новонароджених) – 7,5-13,9 мг%. Синдром гіперкальціємії (див.) проявляється затримкою росту, анорексією, блюванням, запорами, спрагою та поліурією, гіпотонією м'язів та гіперрефлексією. При тяжких формах виявляється нефрокальциноз та артеріальна гіпертензія. При тривалій гіперкальціємії розвивається кальциноз судин нирок (див. Кальциноз). При гіперкальціємії будь-якої етіології розвивається кератопатія і навіть кальцифікація рогівки ока. За даними В. М. Боголюбова, іноді спостерігаються порушення з боку ц. н. с., що виражаються в сплутаності свідомості, летаргії, провалах пам'яті. На ЕКГ відзначається зменшення зубця Р, збільшення тривалості відрізка QT та систолічного показника.

Гіперкальцієміявиникає при надмірному прийомі солей До., при підвищеному всмоктуванні До. з кишківника і при зниженні виведення його через нирки. Гіперкальціємія зустрічається при цілій низці захворювань. Так, вона виникає при підвищеному споживанні вітаміну D за рахунок надлишкового всмоктування К. із жел.-киш. тракту. Гіперкальціємія часто ускладнює системний саркоїдоз кісток та множинну мієлому, виявляючись епізодично або постійно. Основою гиперкальциемии у своїй також служить підвищене всмоктування До. з жел.-киш. тракту. Гіперкальціємія часто супроводжує хворобу Іценка - Кушинга, акромегалію, гіпотиреоз; г злоякісні пухлини легені, молочної залози, яєчок, нирок, жовчного міхура, шлунка, особливо коли є метастази в кістки. Гіперкальціємія є основною ознакою гіперпаратиреоїдизму. Тільки в окремих випадках, при вираженому ацидозі, гіперпаратиреоїдизм протікає без гіперкальціємії. При гіперпаратиреоїдизм швидко уражаються сечовивідні шляхи. Зазвичай при всіх захворюваннях, що протікають з гіперкальціємією, виявляється гіперкальціурія. Виняток становить гіперкальціємія при гіперпаратиреоїдизмі та мієломній хворобі, коли гіперкальціурія спостерігається рідко. Із захворювань, що не супроводжуються гіперкальціємією, гіперкальціурія спостерігається при отруєнні бериллієм, надмірному прийомі кортикостероїдів, при гепатолентикулярному синдромі.

Гіпокальцієміяклінічно проявляється тетанією (див.), яка є клин, синдромом, що характеризується станом підвищеної збудливості нервової системи. Діагностика гіпокальціємії ґрунтується на даних анамнезу, результатах клин, та лабораторних досліджень. Звертається увага на наявність у минулому судомних нападів і на склад їжі, що приймається. Діагноз підтверджують показники вмісту К. та фосфору в крові. Концентрація До., особливо його іонізованої форми, знижена, а фосфору – підвищена.

Гіпокальціємія спостерігається також при гіпопаратиреоїдизмі, при ідіопатичній тетанії (спазмофілії), при порушенні всмоктувальної здатності ж.-киш. тракту внаслідок його ураження або недостатнього виділення жовчі в кишечник, при хроні, нирковій недостатності, при цукровому діабеті, при синдромі Фанконі - Альбертіні, гіповітамінозі D. ​​При ідіопатичній тетанії захворювання протікає хронічно, з загостреннями у весняний та осінній періоди. При цьому часто спостерігаються зміни трофічного порядку, катаракта, фарбування зубів, випадання волосся.

Терапія гіпер- та гіпокальціємії визначається, як правило, основним захворюванням.

Кальцій радіоактивний

Відомі 8 штучних радіоактивних ізотопів К.: 37 Са (Т1/2 0,17 сек.), 38 Са (T1/2 0,66 сек.), 39 Са (Т1/2 0,86 сек.), 41 Са ( Т1/2 8*10 4 років), 45 Са (Т1/2 153 дні), 47 Са (T1/2 4,7 дні), 49 Ca (Т1/2 8,5 хв.), 50 Са (Т1/ 2 9 сек.).

Практичне застосування знайшли 45 Ca, що володіє бета-випромінюванням з енергією 0,252 Мев, і 47 Са з бета-випромінюванням двох енергій (0,67 і -2 Мев) і гамма-випромінюванням з енергією 1,3 Мев, що супроводжує 74% розпадів цього радіону .

45 Ca одержують в ядерному реакторі при опроміненні стабільного К. нейтронами. Цей радіонуклід широко застосовується як радіоактивна мітка в медицині та в експериментальних медико-біол. дослідженнях щодо всмоктування До. в кишечнику і розподілу його в організмі в нормі і патології, а також шляхів і швидкості виведення До. з організму при різних способах надходження. Особливо широко використовується 45 Ca щодо біохімії кістки, і навіть механізмів трансплацентарного обміну. Мітка 45 Ca використовується також у металургії, в сільському господарстві - для вирішення питань руху вологи в ґрунті, вилуговування К. з ґрунту, оцінки способів внесення добрив і т. п. Рідше в якості радіоактивної мітки застосовують 47 Са, що отримується на прискорювачі. Цей радіонуклід має ту перевагу, що його 7-випромінювання легше піддається виміру, ніж бета-випромінювання 45 Ca; крім того, маючи коротший період напіврозпаду, він менш токсичний. У методі нейтронного активаційного аналізу використовується утворення інших ізотопів К., зокрема 49 Са.

Середньорічна допустима концентрація повітря робочих приміщень встановлена: для 45 Ca - 3,2*10 -11 , для 47 Са - 1,7*10 -10 кюри/л. Мінімально значуща активність на робочому місці, яка не вимагає реєстрації або отримання дозволу органів державного сан. нагляду, для обох радіонуклідів дорівнює 10 мккюрі.

Препарати кальцію

Препарати До. застосовують для замісної терапії при дефіциті До. в організмі. При гострій недостатності До. (тетанія, спазмофілія) їх використовують у комбінації з ПТГ, при хроні, недостатності До. (рахіт, остеомаляція) - з вітаміном D. Недостатність До. в організмі може виникнути при його великій витраті (зростання, лактація, вагітність ), а також при харчовому режимі з недостатнім вмістом К. (картопля, хліб, м'ясо). У цих умовах препарати К. приймають профілактично або додають до харчових продуктів. У зв'язку з тим, що К. бере участь в обміні речовин у кістковій тканині та зубах, його застосовують іноді для поліпшення зрощення переломів, профілактики карієсу, для запобігання остеопорозу і т.д.

Препарати До. застосовують при легеневих, носових, маткових та інших кровотечах, проте лікування препаратами До. ефективно тільки в тому випадку, коли в організмі існує дефіцит До., тому що зазвичай в організмі достатньо До. для забезпечення нормального процесу згортання крові. При переливанні великих кількостей консервованої крові (500 мл і більше), в к-рую додається цитрат (для запобігання згортанню), необхідно внутрішньовенне введення препаратів К., оскільки аніони цитрату, що знаходяться у вільному вигляді, здатні зв'язати К. реципієнта, в результаті чого може виникнути гіпокоагуляція, ослаблення діяльності серця тощо.

Препарати К. застосовують також при станах, не пов'язаних із кальцієвою недостатністю. діє на ц. н. с. заспокійливо, у великих дозах він пригнічує нервово-м'язову передачу. посилює серцеву діяльність, підвищує артеріальний тиск, зменшує спазми бронхів та жел.-киш. тракту, що тонізує матку, зменшує мембранну проникність, діючи протизапально, протиексудативно, десенсибілізуюче.

Препарати До. застосовуються при неврозах, мігрені, головних болях після спинномозкової пункції, комплексному лікуванні епілепсії і т. д. В експерименті До. може послабити судоми, спричинені аналептиками (коразолом, стрихніном та ін.). може відновлювати знижену збудливість нервових клітин у тих випадках, коли порушення пов'язані зі зміною іонного балансу. Так, До. знімає пригнічуючий вплив іонів магнію на ц. н. с. Введення До. сприяє відновленню функцій організму після загальної анестезії, при інтоксикаціях нейролептиками та іншими речовинами, що пригнічують ц. н. с. включають в протишокові рідини, застосовують у хірургії для профілактики операційної гіпотензії. У цих випадках має значення його вплив на серцеву діяльність, артеріальний тиск і т.д.

Препарати К. посилюють функцію надниркових залоз та підвищують вміст адреналіну в крові. Вони використовуються при комплексному лікуванні бронхіальної астми. Протиалергічна дія препаратів К. пов'язана з їхньою протизапальною дією, стимуляцією викиду адреналіну наднирниками, а також здатністю К. знижувати вивільнення гістаміну (див.) при алергічних реакціях. На реакції антиген – антитіло К. не впливає. Препарати До. застосовують як протизапальні при комплексному лікуванні пневмоній, плевритів, ендометритів тощо, для профілактики післяопераційних запальних процесів. Як десенсибілізуючі засоби К. використовується при кропив'янці, ангіоневротичному набряку, сироваткової хвороби, лікарської алергії. У цих випадках раціонально застосування його препаратів спільно з антигістамінними препаратами, тому що не має антигістамінних властивостей.

Препарати До. застосовуються для осмотерапії при набряку мозку, при черепно-мозковій травмі і т. д. До. знижує проникнення рідкої частини крові в тканини, сприяє відтоку рідини з тканини в кров.

активує ретикулоендотеліальну систему і фагоцитарну функцію лейкоцитів. Його препарати використовують при комплексному лікуванні інфекційних захворювань.

Препарати К. малотоксичні, проте при великій швидкості введення їх у вену може розвинутися інтоксикація. При цьому настає фібриляція шлуночків серця, пізніше серцево-судинна недостатність і ураження нирок внаслідок інтенсивного виведення К. Були описані алергічні реакції на введення препаратів К. різної інтенсивності. К. протипоказаний при тромбозі, атеросклерозі та гіперкальціємії, при індивідуальній підвищеній чутливості до його препаратів. слід обережно застосовувати при лікуванні серцевими глікозидами, дія яких він посилює.

Кальцію хлорид, Calcii chloridum, CaCl 2 -6H 2 O. Безбарвні, гіркуваті на смак, гігроскопічні кристали, що розпливаються на повітрі, добре розчинні у воді (4: 1), гірше - у спирті (1: 9); містить 27% До. Місцево діє дратівливо (1-2% р-р), а великих концентраціях - некротизирующее (10-15% р-р). Кальцію хлорид застосовується при всіх показаннях для кальціотерапії. При призначенні кальцію хлориду всередину він діє за принципом кислотоутворюючих діуретиків і тому може бути використаний у деяких випадках для посилення сечовиділення.

Властивість хлориду кальцію викликати некрози при внутрішньошкірному або підшкірному введенні використовують для рефлекторної стимуляції трофічних процесів. Його вводять внутрішньошкірно для створення дрібно-осередкових некрозів у шкірі спини, кінцівок і т. д. для отримання рефлекторних реакцій з місця подразнення (зняття післяопераційних контрактур рефлекторним шляхом, лікування хрон, запалення тощо). Кальцію хлорид застосовують як протиотруту при отруєнні фторидами та оксалатами з метою утворення недисоціюючих нетоксичних сполук К., не здатних всмоктуватись у кишечнику. Кальцію хлорид призначають внутрішньо та внутрішньовенно. Т. до. до. повільно всмоктується з жел.-киш. тракту, його внутрішньовенне запровадження найефективніше.

Всередину вживають 5-10% розчину кальцію хлориду (запивають молоком), а внутрішньовенно - 10% розчину (в ампулах по 5 і 10 мл). Кальцію хлорид використовується для електрофорезу. При введенні кальцію хлориду у вену з'являється короткочасне відчуття тепла, спека, що виникає спочатку в ротовій порожнині, а потім поширюється по всьому тілу, брадикардія, нудота. Ці явища можна пояснити тим, що До. сприяє вивільненню гістаміну з тканин. Цією особливістю реакцію введення кальцію хлориду користуються визначення швидкості кровотоку.

Форма випуску: порошок у добре закупорених скляних банках та в ампулах по 5 та 10 мл 10% розчину. Зберігають порошок у сухому місці.

Calcii gluconas, кальцієва сіль глюконової кислоти:

Білий зернистий порошок, розчиняється в холодній (1: 50) і киплячій воді (1: 5), нерозчинний у спирті; містить 9% К. На відміну від кальцію хлориду, має менш виражену місцеву подразнюючу дію. Резорбтивна дія порівняно з кальцієм хлоридом виражена слабше і виникає повільніше у зв'язку з меншим вмістом К. у препараті. Вживається всередину, підшкірно, внутрішньом'язово та внутрішньовенно. Терапевтичні дози у 2-3 рази вищі, ніж у кальцію хлориду. Внутрішньовенно вводиться у вигляді 10% розчину. Всередину вживається в порошках та таблетках по 2,0-5,0 г 2-3 рази на день. Застосовується також для іонофорезу та індуктофорезу. Побічні ефекти виникають нечасто.

Форми випуску: порошок, таблетки по 0,5 г та ампули по 10 мл 10% розчину.

Calcii lactas, молочнокислий кальцій:

Білий дрібний порошок слабогіркого смаку, слабо розчиняється у холодній воді (1: 20), у гарячій – легше; містить 13% К. Застосовується в тих же випадках, що і кальцію хлорид, але, на відміну від останнього, не володіє місцевою дратівливою дією і не викликає ацидозу, навпаки, збільшує лужний резерв, що використовується для усунення ацидозу, що вже розвинувся. Найбільш ефективний фармакологічно, ніж кальцію глюконат, тому що містить більше К. Використовується всередину по 0,5-1,0 г або стіл, ложками у вигляді 5% розчину 2-3 рази на день.

Форми випуску: порошок та таблетки по 0,5 г.

Зберігають у добре закупореній тарі.

Кальцію гліцерофосфат, Calcii glycerophosphas, гліцерино-фосфорно-кальцієва сіль; суміш альфа- та бета-ізомерів:

CaPO 3 -О-C 3 H 5 (OH) 2 -nH 2 O

Білий порошок без запаху, слабогіркого смаку. Розчинний у розведеній соляній к-ті, нерозчинний у воді та спирті.

Застосовують як загальнозміцнюючий та тонізуючий засіб при зниженому харчуванні, перевтомі, виснаженні нервової системи, рахіті. Посилює анаболічні процеси; діючим початком у препараті є фосфор

Призначають внутрішньо дорослим по 0,2-0,5 г, дітям по 0,05-0,2 г на прийом 2-3 рази на день (часто у поєднанні з препаратами заліза, миш'яку та зі стрихніном).

Форми випуску: порошок та таблетки по 0,2 та 0,5 г, гранули у флаконах по 100 г.

Зберігають у добре закупореній тарі.

Кальцію карбонат обложений, Calcii carbonas praecipitatus, CaCO 3 , має антацидні властивості - див.

Методи визначення кальцію у біологічних рідинах

Загальний До. (іонізований та білково-пов'язаний) у біол, рідинах визначають прямими та непрямими методами.

Непрямі методи полягають у попередньому осадженні До. (оксалатом амонію, хлоранілатом, пікроланатом) з досліджуваної рідини; найбільш правильні результати одержують при застосуванні оксалату амонію. Після осадження До. визначають гравіметрично, титрометрично, колориметрично.

При гравіметричному визначенні До. осаджують (при нагріванні в слаболужному середовищі) у вигляді оксалату кальцію, що важко розчиняється. Осад залишають стояти не менше 2-3 год., відфільтровують, промивають кілька разів 0,1-0,5% розчином оксалату амонію, прожарюють при 1000-1200° і зважують окис кальцію (фактор перерахунку окису кальцію на кальцій дорівнює 0, 7146). Метод відрізняється трудомісткістю.

При титрометричному визначенні осад оксалату кальцію розчиняють у сірчаній (метод Ваарда) або в соляній (метод Крамера - Тисдалла) до-ті і щавлеву до-ту, що звільнилася, відтитровують, найчастіше перманганатом калію. Візуальна оцінка результатів зумовлює погану відтворюваність титрометричних методів (коефіцієнт варіації >10%).

Прямі методи більш точні, тому що виключають помилки, пов'язані з осадженням кальцію та розчиненням осаду. До прямих відносяться методи комплексонометричного титрування в присутності металіндикаторів (див. Комплексонометрія). Як комплексон зазвичай використовують ЕДТА або ЕГТА (етиленглікольбісаміноетилтетраоцтову до-ту). При комплексонометричному титруванні найчастіше як індикатор застосовується мурексид (див. Грінблатта-Хартмена метод). Розчин мурексиду та кальцієво-мурексидний комплекс - нестійкі сполуки. Візуальне встановлення кінцевої точки титрування є неточним. Тому в низці методів титрування з мурексидом проводять фотометрично.

При роботі з флюорексоном як індикатор кількість сироватки крові зменшують до 0,1 мл (100 мкл); при титруванні у точці еквівалентності відзначається зникнення флюоресценції. Цей метод запропонований у 1959 р. болгарськими лікарями Є. Вічевим та А. Каракашовим.

Більш чітка зміна забарвлення досягається при застосуванні як індикатори кислотного хрому темно-синього, кальціону, гідрону II, гліоксаль-біс-2-оксіанілу, що дозволяють також кількісно визначати До. без відділення магнію. Р-ри індикаторів стійкі, крім гліоксаль-біс-2-оксианила.

З прямих методів найбільш точними є колориметричні методи: алізаринові, з метилтимоловим синім, з крезолфталеїнкомплексоном, з гліоксаль-біс-2-оксіанілом.

Алізаринові методи чутливі, можуть застосовуватися в мікро-варіанті, але трудомісткі.

Метод визначення з метилтимоловим синім також характеризується високою чутливістю, стабільністю кальцієвого комплексу, проте має невеликий інтервал лінійності калібрувального графіка (до 3 ммоля/л, тобто до 12 мг%).

При визначенні кальцію з о-крезолфталеїн-комплексоном кольоровий комплекс швидко утворюється в лужному середовищі, стабільний протягом тривалого часу, не чутливий до температурних впливів, але недостатньо специфічний. Для виключення інтерференції магнію та впливу іонів важких металів на визначення К. вводять до складу о-крезолфталеїн-комплексонового реактиву 8-оксихінолін, ціаністий калій або сульфат натрію, ацетат натрію, діетеноламін. Метод дає результати, що добре відтворюються: коефіцієнт варіації 1,9%.

Гліоксаль-біс-2-оксіаніл утворює з До. у лужному середовищі комплекс, пофарбований у червоний колір. Інтенсивність фарбування прямо пропорційна концентраціям К. Реакція високочутлива і специфічна. Для стабілізації кольорового комплексу використовують метанол чи метанол - ацетон.

Флюориметричні методи (див. Флюориметрія) засновані на виборчій флюоресценції комплексу кальцеїну (флюорексону) з К. і дозволяють працювати з ультрамікрокількістю (20 мкл) сироватки крові.

Гістохім, методи виявлення К. та його солей - див. Коси способи .

Бібліографія:Біохімічні методи дослідження у клініці, під ред. А. А. Покровського, с. i 8 та ін, М., 1969; Боголюбов Ст М. Патогенез і клініка водно-електролітних розладів, Л., 1968, бібліогр.; Болдирєв А. А. Біохімічні аспекти електромеханічного сполучення, с. 78, М., 1977, бібліогр.; Іванов І. І., Коровкін Б. Ф. та Пінаєв Р. П. Біохімія м'язів, М., 1977; Матеріали з токсикології радіоактивних речовин, за ред. А. А. Летавета та Е. Б. Курляндської, ст. 6, М., 1968; Машковський М. Д. Лікарські засоби, ч. 2, с. 79 та ін, М., 1977; Метаболізм міокарда, за ред. Є. Чазова та Ю. Браунвальда, с. 178, М., 1975; Норми радіаційної безпеки (НРБ-76), М., 1978; P о м а н е н к о В. Д. Фізіологія кальцієвого обміну, Київ, 1975, бібліогр.; Тодоров Й. Клінічні лабораторні дослідження у педіатрії, пров. з болг., Софія, 1968, бібліогр.; Calcium, phosphate і magnesium metabolism, ed. by B. E. C. Nordin, Edinburgh, 1976; Inborn errors of calcium and bone metabolism, ed. by H. Bickel a. J. Stern, Lancaster, 1976; pharmacological basis of therapeutics, ed. by L. S. Goodman a. A. Gilman, L., 1975.

В. М. Боголюбов; Г. А. Авруніна (рад.), М. В. Комендантова (фарм.), С. П. Михайлова (мет. ісл.).

ь зменшується зі збільшенням концентрації кальцію). Підвищення рН призводить до зменшення чутливості (рис. 21). Оптимальна кількість лугу - 5мл 10%-ного розчину NaOH/ЮО. При фотометричному визначенні кальцію використовують 0,02%-ний водний розчин кислотного хром темно-синього. Водні розчини реагенту стійкі кілька тижнів. Визначення

заважають Al, Fe, Co, Ni, Mn. Вплив цих елементів усувають маскуванням триетаноламін з додаванням фториду натрію , або 1%-ного розчину ціаніду натрію .

Фотометричний метод визначення кальцію з кислотним хромом темно-синім застосовується при аналізі цементних сировинних сумішей і клінкерів. Метод запропонований визначення великих кількостей кальцію (40 -45% СаО). При цьому більшу частину кальцію пов'язують в безбарвний комплекс з комплексоном III, а кальцій (~6%), що залишився, визначають за кольоровою реакцією з кислотним хром темно-синім.

0,15 г аналізованого матеріалу сплавляють з 1 ч. суміші (1 г бури і 2 ч. соди), плав розчиняють у 100 мл HG1 (1: 3) і розбавляють водою до 500 мл. З отриманого розчину відбирають 20 мл мірну колбу ємністю 100 мл, додають 5 мл розчину, що містить 1% триетаноламіну і 0,5% NaF, 20 мл 0,00450г7 розчину комплексопа III, нейтралізують по метиловому червоному 1%-ним розчином NaOH і надлишок 5 мл. Потім додають 10 мл 0,02%-ного водного розчину кислотного хром темно-синього, доводять водою до мітки і фотометрують на ФЕК-М з жовтим світлофільтром (L = 595 нм) в кюветі з I = 1 см.

Кислотний хром темно-синій застосований також для фотометричного визначення кальцію в біологічних об'єктах, чавуні, металевому титані. Використовується також для непрямого фотометричного визначення ериохром кальцію чорний Т .

Визначення кальцію з іншими реагентами]

Кальцій беруть в облогу у вигляді фосфату, молібдату або вольфрамату. Осад відокремлюють фільтруванням, розчиняють у кислоті та визначають фосфат-іон, молібден, вольфрам відповідними методами. Для осадження кальцію застосовують лоретин, потім фотометрує лоретинат заліза.

У ряді колориметричних методів осаджують кальцій у вигляді K2Ca , а потім визначають N02-іон , нікель з диметилгліоксимом , або колориметрують зелене забарвлення, що з'являється при взаємодії K2Ca і нафтилгидроксаматом натрію .

Сульфат Ce(IV) використовується для колориметричного олре-поділу кальцію після його осадження оксалатом. Осад останнього розчиняють у сірчаній кислоті, додають надлишок Ce(S04)2, вимірюють інтенсивність фарбування. Можливий і наступний варіант непрямого визначення кальцію: після розчинення оксалату кальцію в сірчаній кислоті та додавання надлишку Ce(S04)2 та йодиду калію фотометрируют по жовтому забарвленні вільного йоду або по синій забарвленні після додавання крохмалю.

Кальцій може бути визначений з високою точністю фотометруванням забарвлення перманганату калію, доданого в надлишку до розчиненого в кислоті оксалату кальцію.

При додаванні до оксалату кальцію хлоранілової кислоти та осадженні хлоранілату кальцію визначають останній, вимірюючи оптичну щільність маткового розчину. Калібрувальний графік будують на 0-0,2 мг Са.

Один з колориметричних варіантів визначення кальцію у вигляді оксалату заснований на знебарвленні оксалатами червоного забарвлення розчину роданіду заліза.