activitatea a5. introducerea unor module specifice de...
TRANSCRIPT
Investeşte în oameni !FONDUL SOCIAL EUROPEANProgramul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 –2013 Axa prioritară nr. 1 „Educaţiaşiformareaprofesionalăînsprijinulcreşteriieconomiceşidezvoltăriisocietăţiibazatepecunoaştere”Domeniul major de intervenţie 1.2 „Calitateînînvăţământulsuperior”
Numărulde identificareal contractului:POSDRU/156/1.2/G/138821 Beneficiar:UniversitateaPOLITEHNICA din BucureştiTitlulproiectului: Calitate, inovare, comunicare-instrumenteeficienteutilizatepentrucreştereaaccesuluişipromovabilităţiiînînvăţământulsuperior tehnic
Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenţilor în vederea asigurării de şanse egale
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
1
MODUL DE INSTRUIRE: CHIMIE
Curs: 5
Grupele: G1, G2, G3
Formator: AlinaMarietaSIMION
Noiembrie / 2015
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
2
Reactii ale acizilor
Reacţii acid + bază => saruri si apa
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Reacţii cu metale => saruri si hidrogen
Acizii reacţionează cu metalele aflate ȋnaintea hidrogenului ȋn
seria de activitate.
Excepţii: metalul se acoperă cu un strat protector de oxid sau
sare, compact, inert faţă de acţiunea acidului = pasivare.
In cazul ȋn care acidul are şi caracter oxidant (H2SO4, HNO3
etc.) sau se adaugă ȋn mediul de reacţie un agent oxidant, este
posibilă şi reacţia cu metale aflate după hidrogen ȋn seria de
activitate
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
3
Exemple de reactii ale acizilor cu metalele
HCl + Fe FeCl2 + H2
HCl + Cu
HCl + Zn ZnCl2 + H2
H2SO4 + Mg MgSO4 + H2
H2SO4 + Ag
Cr, Fe, Al reacţionează uşor cu HNO3 diluat
Cr, Fe, Al nu reacţionează cu HNO3 concentrat <= suprafaţa metalică se
acoperă cu un strat compact de oxid care protejează restul metalului de
atacul acidului => aceste metale se pasivează ȋn HNO3 concentrat.
Pb şi W se pasivează ȋn H2SO4
Pb se acoperă cu un strat de PbSO4, solubil ȋn H2SO4 doar dacă are o
concentraţie mai mare de 70%.
4
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Reacţii cu oxizi metalici => saruri si apa
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O
MgO + 2 HCl → MgCl2 + H2O
Oxizii metalici ȋn general au caracter bazic şi ȋn consecinţă
reacţionează uşor cu acizii.
Oxizii metalici care reacţioneză şi cu apa şi cu acizii sunt
considereaţi oxizi bazici, iar cei care reacţionează cu acizii dar
nu reacţionează cu apa sunt consideraţi oxizi amfoteri.
5
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Reacţii cu săruri
Acidul mai tare dislocuieste acidul mai slab din sarurile lui
CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaClCH3COOH este acid slab,
HCl este acid tare
Na2S + 2 HCl → 2 NaCl + H2S↑ H2S este acid mai slab faţă de HCl
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑ H2CO3 este un acid slab şi instabil
6
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2 HCl
AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3
HCl şi H2SO4 ȋn apă au
aceeaşi tărie; HCl gaz2NaCl +H2SO4 →Na2SO4 + 2HCl↑
BaSO4 este precipitat deci
părăseşte sistemul
AgCl este precipitat deci
părăseşte sistemul
Acizii pot reacţiona cu săruri ale acizilor mai slabi sau cu săruri ale
altor acizi tari dacă ȋn urma reacţiei rezultă un precipitat sau un gaz
7
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Reacţii de ȋnlocuire
Metalele sunt aşezate după potenţialele lor standard de oxidare
ȋn seria potenţialelor electrochimice.
Fiecare metal dislocuieşte din combinaţii, ionii metalelor care ȋl
urmează ȋn serie, transformându-se el însuşi ȋn ion şi este dislocuit
din compuşi de metalele care sunt ȋnaintea lui în serie.
8
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Metalul îşi manifestă caracterul electropozitiv => se oxidează => trebuie
să reacţioneze cu o specie chimică capabilă să accepte electronii cedaţi
=> specia se reduce
Reacţia de oxido-reducere decurge cu atât mai uşor cu cât metalul
(reducător) are un caracter mai electropozitiv, iar reactantul (oxidant) are
un caracter mai electronegativ
Metalele cu cele mai importante aplicaţii practice sunt aranjate în ordine,
conform seriei de activitate a metalelor (Seria Beketov-Volta), în funcţie de
Activitatea lor faţă de hidrogen
E0 este potenţialul redox standard la 25oC şi 1 atm al electrodului de hidrogen
9
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Metalele sunt aşezate în serie, în ordine descrescătoare a
capacităţii lor de a dislocui alte elemente din combinaţii, în ordinea
scăderii oxidabilităţii şi a caracterului reducător
Mg + ZnCl2 → MgCl2 + Zn↓
Zn + FeSO4 → ZnSO4 + Fe↓
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓
Cu + HgCl2 → CuCl2 + Hg↓
Exemple:
10
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Alte reacţii de ȋnlocuire
Reacția aluminiului cu oxidul de fier (III) , reacție ce are aplicații în
alumino-termie (obținerea metalelor Cr, Mn și sudarea șinelor de cale
ferată cu termit).
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
(topit)
Reacția fierului cu acizi
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ↑
Acțiunea zincului
asupra soluției de HCl
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑
11
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Reactii redox
Reacţiile redox (sau reacţii de oxido-reducere) sunt tot reacţii cu
transfer de electroni, dar în care întotdeauna exista cel putin douǎ
elemente care îşi modificǎ starea de oxidare
În cazul reacţiilor acid – bazǎ Lewis nu se modificǎ starea de oxidare
În reacţia dintre un agent oxidant şi un agent reducǎtor nu se va forma
un aduct, ci mai multe substanţe noi
Reacţiile redox se realizează printr-un transfer de electroni de la un ion
la altul
12
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Ox1 + Red2Red1 + Ox2
Reactii redox
Ox1 + e Red1
Red2 Ox2 + e
reacţie de reducere;
oxidantul se reduce
reacţie de oxidare;
reducătorul se oxidează
Cedare de electroni = reacţii de oxidare
Acceptare de electroni = reacţiile de reducere
=> reacţiile de oxidoreducere constau într-un transfer de
electroni de la reducător la oxidant.
13
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Oxidantul produce oxidarea => el se reduce => este acceptor de
electroni.
“o substanţă se reduce” => ȋşi micşorează (“reduce”) starea de oxidare.
Ex.: nemetale (O2, Cl2, F2, S),
ioni metalici la trepte superioare de oxidare (Fe3+ , Hg2+ ),
săruri cu ioni poliatomici care conţin elemente cu stare de
oxidare maximă (KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4),
apă oxigenată si peroxizi,
HNO3 şi H2SO4 concentrat
Reducătorul produce reducerea => el se oxidează => este donor de
electroni.
“o substanţă se oxidează” => ȋşi măreşte starea de oxidare.
Ex.: metalele, cationii în treaptă inferioară de oxidare (Fe2+, Sn2+)
nemetale în trepte inferioare de oxidare (S2- , H2PO2- , etc.),
H2, C, CO, H2S, HCl.
14
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Ȋntr-o reacţie redox:
- nr. electroni cedaţi = nr. electroni acceptaţi,
- trebuie stabilit cel mai mic multiplu comun ȋntre electronii implicaţi ȋn
semireacţia de oxidare şi cei din semireacţia de reducere
- se multiplică fiecare dintre semireacţii astfel ȋncât sa se obţină
egalitatea dorită
Coeficienţii de multiplicare sunt ȋn acelaşi timp si coeficienţii procesului
redox.
Pentru a putea scrie o reacţie redox este foarte important să putem stabili
starea de oxidare, notată cu S.O. (sau număr de oxidare, N.O.)
S.O. = sarcina formală a unui atom pentru care considerăm toate
legăturile ca fiind 100% ionice => se calculează ca suma sarcinilor
pozitive și negative ale unui atom, care indică indirect numărul de
electroni pe care atomul i-a acceptat sau cedat
În compuşii covalenţi se atribuie un număr de oxidare negativ
elementului cu electronegativitate mai mare şi număr de oxidare pozitiv
elementului cu electronegativitate mai mică.
15
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
Reguli pentru calcularea N.O:
substanţele elementare au S.O. zero: H20, O2
0, Cl20, S0, Na0, Cu0, Fe0 etc.
: Na+, Ca2+, Al3+, O2- etc. în compuşii ionici numerele de oxidare sunt
egale cu sarcina electrică a ionului
hidrogenul în compuşii covalenţi are S.O. +1: H+Cl-, H2+O2-. În hidruri
metalice, hidrogenul are S.O. -1, de exemplu: Li+H-
oxigenul în compuşi covalenţi sau ionici are S.O. -2 : H2+O2-; Ca2+O2-; In
toţi compuşii care au legături peroxo (O-O) precum H2O2, Na2O2 etc. S.O.
este -1; In compuşii cu fluor, OF2, oxigenul fiind mai puţin electronegativ ca
fluorul, va avea S.O. +2
metalele au întotdeauna S.O. pozitive
suma algebrică a stărilor de oxidare într-o substanţă compusă neutră
este zero, de ex.: Ca2+O2-
suma algebrică a stărilor de oxidare într-un ion poliatomic este egală cu
sarcina ionului
16
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
H Cl+1 1
O S O+4 22
N H3
+13
C O2+2
H2 SO4
+1 2+6
H NO3
+1 2+5Na3 PO4
+1 2+5
Na H SO3
+1+1 2+4
CH
O
O H
2
+1
+1
2
+2CH
H
H
C
O
H+1+1
+1
+1
3
2
+1
Exemple de calcul S.O.
17
PO
SDR
U/1
56
/1.2
/G/1
38
82
1
o Alte exemple
o Discutii