Download - REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
1/41
REACTII CHIMICE
Sistem- ansamblu constituit din doua sau mai multe elemente intre care
exista anumite relatii si interactii.
Sistemul termodinamic (Sist TD)-format dintr-un corp / ansamblu decorpuri, Intre care exista interaciuni (termice, mecanice etc.).
Starea unuiSist TD- totalitatea proprietatilor masurabile.
Parametrii de stare(V, p, T, X) ai unui sistem termodinamic evolueaza ininterdependenta, conform ecuatiei de stare:
f(V, p, T, X) = 0
CONCEPTUL DE ECHILIBRU
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
2/41
REACTII CHIMICE
Sistemele aflate In stare de echilibru stabil- indeplinesc urmatoarele conditii:
temperatura =constanta (indiferent de punctele sistemului);
presiunea = constanta (in orice regiune a sistemului);
compozitia =invariabilain timp.
Sistemele aflate in stare de echilibru stabil
- se caracterizeaza prinproprietatile:
Invariantadaca se mentin constante conditiile exterioare
Mobilitate -se revine spontan la starea initiala, cand inceteaza actiuneaexterioara perturbatoare
Caracter dinamic. Reprezinta rezultatul a doua procese care se desfasoaracu viteze egale, dar in sensuri opuse. Aceasta proprietate subliniaza uncaracter dinamic al starii de echilibru si da posibilitatea realizarii echilibruluiin doua sensuri opuse;
entalpia libera a sistemului prezinta valoare minima.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
3/41
REACTII CHIMICE
Clasificarea reactiior chimice
Reactii chimice - complete sau ireversibile( )
Ex: - reactia de neutralizare a unui acid tare cu o baza tare;
- reactii de precipitare
HCl + KOH KCl + H2O
H2SO4 +2NaOH Na2SO4 + 2 H2OAgNO3 + NaClAgCl (pp) + NaNO3H2SO4 + Ba(OH)2BaSO4 (pp) + 2 H2O
Reactii chimice - incomplete sau reversibile ()
Ex: disocierea unui acid in apa; esterificarea (deoarece sunt limitate dereacia care decurge in sens invers).
HCl + H2OH3O+ + Cl-
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4
-
HSO4- + H2OH3O
+ + SO4-2
O astfel de clasificare a reactiilor chimice este arbitrara, daca nu se precizeazaconditiile in care evolueaza procesul (temperatura, presiune, concentratii).
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
4/41
REACTII CHIMICE
Legea actiunii maselorGuldberg si Waage (1867)raportul dintre concentratiile produsilor de reactie si produsul
concentratiilor reactantilor este o constanta (K) .
Astfel pentru o reactie de tipul:
unde CAi - concentratiile exprimate in moli/litru solutie
1, 2, 1, 2 - coeficientii stoichiometrici
reprezinta concentratiile exprimate in mol L -1 solutie, iar 1, 2, 1, 2 sunt
coeficientii stoichiometrici.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
5/41
REACTII CHIMICE
Relatii intre diferitele formulari ale constantelor de echilibru
In functie de modul de exprimare al concentratiilor substantelor careparticipa la reactiile reversibile, constanta de echilibru a unui proces sepoate formula in mai multe moduri.
Fractia molara,xi este un mod de exprimare a concentratiei, independent destarea de agregare a reactantilor si produsilor de reactie.(KXi)
Pentru reactiile desfasurate in faza gazoasa, cea mai potrivita modalitate deexprimare a concentratiei este presiunea partiala, definindu-se astfel
constante de echilibru Kp.
In cazul reactiilor in solutii, variabila de concentratie este concentratiavolumetrica, iar constanta de echilibru este Kc.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
6/41
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
7/41
REACTII CHIMICE Echilibre in solutii de electroliti
Echilibre ionice
Legea echilibrului chimiceste o lege generala a reactiilor chimice care seaplica si proceselor care au loc in solutii de electroliti.
Electrolitiireprezinta sisteme chimice care conduc curentulelectric in
solutie apoasa (sau topitura) de aceea sunt denumiti si conductoriionici(grupari de atomi cu sarcina electrica, mobili in soluite apoasa deelectroliti, datorita interactiunii lor cu moleculele polare ale solventului).
Mecanismul formarii ionilor consta in:
- disocierea substantelor ionice prin interactiuni ion-dipol - ionizarea
prin interactiuni dipol-dipol.
Formarea ionilor la dizolvarea electrolitilor in apa, sau prin topire areloc in proportie mai mare sau mai mica, ce depinde de natura,concentratia si temperatura electrolitului.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
8/41
REACTII CHIMICE
Clasificarea electrolitilor
Functie de mecanismul formarii ionilor
electroliti reali - substante cristaline cu retea ionica
(saruri, bazele tari), care la dizolvare, prin interactiuni cumoleculele polare ale apei isi distrug edificiul cristalin siionii din retea devin mobili (electrolitii reali in stare topitaconduc curent electric);
electrolitipotentiali-substante cu legaturi covalente intre
atomi; in cazul acestora, formarea ionilor este rezultatulunor interactiuni cu moleculele polare ale apei, datoritapolarizarii legaturii OH, urmata de desprindereahidrogenului sub forma de proton (H+) respectiv ionhidroniu (H3O
+): (ex. ionizarea HCl, CH3COOH etc.).
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
9/41
REACTII CHIMICE functie de masura disocierii, exprimandu-se prin gradul de disociere
(ionizare),
Functie de :
electroliti tari, cu > 0,5;
saruri solubile in apa;hidroxizi ai metalelor solubili in apa (KOH, NaOH, Ca(OH)2,
acizi in soluie apoasa (HCl, HBr, HClO4, H2SO4, HNO3);
electroliti slabi,cu < 0,005;
acizi anorganici: H2
S, H2
CO3
, H3
BO3
;
acizi organici: CH3COOH, C6H5 -COOH;
baze slabe:NH3; amine.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
10/41
REACTII CHIMICE
Electroliti Tari /slabi
Nonelectroliti
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
11/41
REACTII CHIMICE Ionizarea (disocierea) electrolitilor slabi este un proces reversibil;
la echilibru, concentratiile moleculare si ionice se mentin constante si
se poate aplica legea actiunii maselor.
Echilibrul de ionizare a unui electrolit slab este deplasat in sensul
formarii de molecule nedisociate
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
12/41
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
13/41
REACTII CHIMICE
REACTII IONICE
Reactiile chimice dintre ioni in solutii de electroliti
Toate reactiile chimice in sisteme omogene pot fi considerate ca echilibredinamice de schimb a unei particule caracteristice, intre un donor D si unacceptorA:
Donor Acceptor +
unde particula schimbata poate fi unproton, electron, ion sau molecula.
Corespunzator, acest echilibru reprezinta:
- un schimb de protoni (echlibru acid-baza);
- un schimb de electroni (echilibru redox).
Echilibrul general esteposibilnumai pentru doua cupluri donor/acceptor:
Donor1 + Acceptor2 Acceptor1 + Donor2
In cazul echilibrelor in sisteme eterogene, in majoritatea cazurilor, una din faze este cea apoasa,iar cea de a doua este formata fie dintr-un compus solid insolubil in apa, fie dintr-un compuslichid, nemiscibil cu apa. Una din speciile chimice prezente in sistem se poate repartiza intre
cele doua faze ale sistemului, pe baza unui echilibru de repartitie.
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
14/41
REACTII CHIMICE
Intre echilibrul din faza apoasa la care participa o specie si echilibrul de
repartitie intre faze al speciei considerate se stabileste o competitivitate,
deci o influenta reciproca.
Echilibrele ionice (la care se aplica legea echilibrului chimic) apar in
urmatoareletipuri reprezentative de reactii:
Reactii cu schimb de protoni sau echilibre acid-baza
Reactii cu schimb de electroni sau echilibre redox
Reactii cu formare de produsi insolubili sau echilibre de precipitare
Reactii cu formare de complecsi sau echilibre de complecsi
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
15/41
REACTII CHIMICEEchilibre in sisteme omogene lichide
Echilibre acid baza
Conceptul acid-baza ocupa un loc de o importanta deosebita inevolutia chimiei, contribuind la elucidarea si interpretarea numeroaselordate experimentale privind interactiile chimice. Pana in prezent, acestconcept a cunoscut o evolutie continua, facand obiectul a numeroaseteorii.
Concepte
acid-baza
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
16/41
REACTII CHIMICEEchilibre acid baza
Produsul ionic al apeipH si pOH
Conductibilitatea electrica a apei pure nu poate fi pusa in evidenta cuajutorul dispozitivelor uzuale. Purtatorii de sarcina electrica sunt in acest cazioniihidroniusihidroxil rezultati prin procesul de ionizare corespunzatorechilibrului:
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
17/41
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
18/41
REACTII CHIMICE
In apa pura
[H3O+]2 = [OH-]2 =10-14; mol/ L
[H3O+] = [OH-] = 10-7mol/ L
Caracterul acid sau bazic al unei solutii este
dat de concentratia in ioni de hidrogen(hidroniu) si se exprima in numere de tipul10-p. Intrucat aceasta exprimare este dificila,s-a introdus notiunea depH.
Expresia matematica:
pH = - lg [H3O+] = - lg[H+]
In mod analog pOH - marime care indicaconcentratia in ioni hidroxil; se exprima prinlogaritmul cu semn schimbat al [OH-]
pOH= - lg [HO-]
Caracterul acid / bazical unei solutii
pH = 0 -7 caracter acid
pH =7 solutie neutra
pH = 7 - 14 caracter bazic; solutie cu
unpH +pOH = 14, sau pH = 14 -pOH
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
19/41
pH
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
20/41
REACTII CHIMICE
Echilibrul de ionizarea unuiacid slab (AH) se exprima prin reactia:
AH + H2O A- + H3O
+
Ki= [A-] [H3O
+]/[AH] [H2O]
[H2O] = constant, deoarece apa este in cantitate mult mai mare decat acidul, si
poate fi inclusa in Ki, care devine Kaconstanta de aciditate.Ka=Ki[H2O]=[A
-][H3O+]/[AH]
Acizii slabi polibazici ionizeaza in trepte, deci se poate aplica legea echilibruluichimic pentru fiecare treapta de ionizare
Echilibrul de ionizare - baze slabe
RNH2 RNH3+ + HO-
unde R este un radical de hidrocarbura sau H, iar: Kb constanta de bazicitate
Kb=Ki[H2O]
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
21/41
REACTII CHIMICE
Taria acizilor
Reactii acid baza
Acizi polibazici
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
22/41
REACTII CHIMICE Solutiile tamponpHAmestecuri de acizi si bazele lor conjugate, (in anumite proportii) cu proprietatea de a-si
modifica foarte putinpH-ul la adaugarea unor cantitati reduse de acid / baza.
Actiunea tampon este determinata de faptul ca solutia contine un acid si o baza apartinandaceleiasi perechi acid-baza conjugata, care potneutraliza baza, respectiv acidul adaugat.
Exemple de solutii tampon: acid acetic-acetat de sodiu; acid oxalic-oxalat de sodiu, amoniac-clorura de amoniu, glicina etc.
Capacitate de tamponare - numarul de moli de H+ (sau OH-) care trebuie introdusi intr-un litrude solutie tampon pentru a modifica pH-ul acesteia cu o unitate.
Aplicatiiimportante in cele mai variate domenii:
- chimia analitica desfasurarea anumitor reactii care necesita o anumita valoare a pH-ului
- in biochimie si medicina umana : cele mai importante sisteme tampon care functioneaza in
organism sunt: 1) sistemul fosfatilor; 2) sistemul acid carbonic / bicarbonat;3) sistemul proteinelor 4) sistemul hemoglobinei
sange pH=7.35-7.45; muschi pH=6.9, ficat pH=6.1, suc gastric pH=1.2-3.0, saliva pH=6.35-6.85
- in industria alimentara ex: bauturi racoritoare carbogazoase
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
23/41
REACTII CHIMICE
Solutiile tamponpH in organismul uman
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
24/41
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
25/41
REACTII CHIMICE
Reactiile care decurg cu transfer de electroni (particula de schimb este e-) senumesc reactii redox.
Oxidare - procesul prin care o specie cedeaza electroni.
-Specia care se oxideaza = agent Reducator (Red)
Reducere procesul prin care se accepta electroni.
-Specia care se reduce = agent Oxidant (Ox)
Transferul de electroni se produce de la reducator la oxidant:
- cele doua specii opuse formeaza un cuplu redoxde reactii; astfel incat fiecaruioxidantsau reducator ii corespunde forma sa conjugata.
Procesul de oxido-reducere este unitar.
Bilantul de electroni:
numarul e- cedati de Red= numarul e- acceptati de Ox
Echilibrul redox care se stabileste intre doua cupluri (1si 2) oxidant (Ox)- reducator(Red), conjugate, poate fi reprezentat astfel:
Echilibreredox
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
26/41
REACTII CHIMICE
Echilibre
redox
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
27/41
REACTII CHIMICE
Obtinerea: MgO PBr3 KMnO4 ZnCl2
Reactii cu schimb de electroni
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
28/41
Reactii cu schimb de electroni
REACTII CHIMICE
Numere de oxidare NO
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
29/41
REACTII CHIMICE
Numere de oxidare NO
Reactii cu schimb de electroni
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
30/41
REACTII CHIMICE
Reactii cu schimb de electroni
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
31/41
REACTII CHIMICE
S + O2 SO2
Reactii cu schimb de electroni
K2Cr2O7 + 14 HCl 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2
Galben intens Verde
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
32/41
REACTII CHIMICEEchilibre de
complexare
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
33/41
REACTII CHIMICE
Echilibre de
complexare
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
34/41
REACTII CHIMICE
Stabilitatea combinatiilor complexe
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
35/41
REACTII CHIMICE Stabilitatea combinatiilor complexe
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
36/41
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
37/41
REACTII CHIMICE
Echilibre in
sisteme
eterogene
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
38/41
REACTII CHIMICE
Echilibre in
sisteme
eterogene
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
39/41
Echilibre de
precipitare
REACTII CHIMICE
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
40/41
REACTII CHIMICEEchilibre de
precipitare
-
7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU
41/41
Solubilitate vs insolubilitateLi+, Na+, K+,Rb +, Cs + ,NH4
+
Cl-, Br-, I-(exceptie Ag+)
NO3- , ClO4
- , CH3COO- ,
SO42-(exceptie Ba2+, Hg2
2+, Pb2+)
Un compus care nu
contine niciunul dintre
acesti ioni, este foarte
probabil insolubil