legatura chimica
TRANSCRIPT
Cursul 1 LEGATURA CHIMICA
Scurt istoric
Conceptiile despre legatura chimica au evoluat odata cu dezvoltarea
chimiei ca stiintaIn sec XVIII filozofii au folosit notiunea de aviditate in locul
celei de afinitate Laplace a admis ca afinitatea atomilor este o atractie reciproca
de aceeasi natura cu fortele de gravitatie In1812 Berzelius a creat teoria
legaturii ionice el este creatorul teoriei dualiste care a explicat formarea
combinatiilor heteropolare dar nu a putut explica formarea combinatiilor de
acelasi fel Teoria lui Berzelius a decazut dupa 1830 cand chimia organica ( in
care teoria dualista nu se aplica ) a inceput sa se dezvolte
In1840 Dumas elaboreaza teoria unitara dupa care moleculele formeaza o
unitate in care atomii isi pierd personalitatea O prima incercare de a explica
natura legaturii chimice apartine lui Berthollet dupa care atomii se atrag reciproc
cu forte proportionale cu masa lor atomica Un pas inainte il face Butlerov care
a introdus notiunea de structura chimica (1861) care a fost
perfectionata de JH vanrsquo Hoff si Le Bell ( 1874 )
Descoperirile din fizica cu privire la structura atomului au modificat si
dezvoltat conceptiile despre legatura chimica noua etapa se numeste teoria
electronica a legaturii chimice
Studiile privind invelisul de electroni au aratat ca legaturile chimice sunt
determinate exclusiv de straturile exterioare ale atomilor astazi se disting
urmatoarele tipuri de legaturi chimice legatura ionica ( heteropolara ) legatura
covalenta ( homeopolara )legatura metalicalegatura de hidrogensi legatura prin
forte van der Waals
Legatura ionica
Legatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se
manifesta atracti de tip coulombian
F= e1e2 εd2
In relatia de mai sus e1e2- sarcini absolute ale ionilor ε ndashconstanta dielectrica
a mediuluiiar d-distanta dintre ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m
Kossel si Lewis au considerat ca elementele reactioneaza intre ele pentru ca
atomii sa realizeze configuratia stabila de gaz inert Formarea unei combinatii
ionice are lic prin transfer de electroni de exemplu [ F]+ NararrF -+ Na+
Electrovalenta este data de numarul de electroni schimbatiCu cat elementele
sunt mai departe de gazele rare cu atat tendinta de formare a combinatiilor
ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie
sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+
Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt
necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele
retele cristaline Be2C
Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele
principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca
numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale
pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De
asemeneain hidruri H are configuratie de dublet
Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de
ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru
electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element
Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui
electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )
Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la
atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui
electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt
element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din
elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de
solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu
ciclul Haber ndash Born
NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)
Na (s) Na (g) + Cl (g)
Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi
indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces
exoterm)
Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma
legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la
valoarea diferentei unui element (Li)
X ndash A XLi - ALi electroneg relative
Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin
transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid
orientata in spatiu
Q
+ S
+ I
- Er
- A
Legatura covalenta
Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (
Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o
configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi
in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat
de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta
este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni
Cl P Cl H BmdashB H
Cl Cl H H
Pentaclorura de fosfor Diboranul
In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip
O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni
Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a
legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul
primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu
spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand
nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Descoperirile din fizica cu privire la structura atomului au modificat si
dezvoltat conceptiile despre legatura chimica noua etapa se numeste teoria
electronica a legaturii chimice
Studiile privind invelisul de electroni au aratat ca legaturile chimice sunt
determinate exclusiv de straturile exterioare ale atomilor astazi se disting
urmatoarele tipuri de legaturi chimice legatura ionica ( heteropolara ) legatura
covalenta ( homeopolara )legatura metalicalegatura de hidrogensi legatura prin
forte van der Waals
Legatura ionica
Legatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se
manifesta atracti de tip coulombian
F= e1e2 εd2
In relatia de mai sus e1e2- sarcini absolute ale ionilor ε ndashconstanta dielectrica
a mediuluiiar d-distanta dintre ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m
Kossel si Lewis au considerat ca elementele reactioneaza intre ele pentru ca
atomii sa realizeze configuratia stabila de gaz inert Formarea unei combinatii
ionice are lic prin transfer de electroni de exemplu [ F]+ NararrF -+ Na+
Electrovalenta este data de numarul de electroni schimbatiCu cat elementele
sunt mai departe de gazele rare cu atat tendinta de formare a combinatiilor
ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie
sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+
Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt
necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele
retele cristaline Be2C
Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele
principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca
numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale
pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De
asemeneain hidruri H are configuratie de dublet
Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de
ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru
electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element
Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui
electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )
Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la
atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui
electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt
element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din
elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de
solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu
ciclul Haber ndash Born
NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)
Na (s) Na (g) + Cl (g)
Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi
indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces
exoterm)
Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma
legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la
valoarea diferentei unui element (Li)
X ndash A XLi - ALi electroneg relative
Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin
transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid
orientata in spatiu
Q
+ S
+ I
- Er
- A
Legatura covalenta
Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (
Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o
configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi
in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat
de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta
este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni
Cl P Cl H BmdashB H
Cl Cl H H
Pentaclorura de fosfor Diboranul
In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip
O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni
Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a
legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul
primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu
spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand
nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie
sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+
Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt
necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele
retele cristaline Be2C
Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele
principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca
numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale
pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De
asemeneain hidruri H are configuratie de dublet
Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de
ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru
electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element
Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui
electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )
Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la
atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui
electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt
element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din
elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de
solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu
ciclul Haber ndash Born
NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)
Na (s) Na (g) + Cl (g)
Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi
indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces
exoterm)
Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma
legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la
valoarea diferentei unui element (Li)
X ndash A XLi - ALi electroneg relative
Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin
transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid
orientata in spatiu
Q
+ S
+ I
- Er
- A
Legatura covalenta
Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (
Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o
configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi
in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat
de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta
este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni
Cl P Cl H BmdashB H
Cl Cl H H
Pentaclorura de fosfor Diboranul
In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip
O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni
Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a
legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul
primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu
spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand
nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu
ciclul Haber ndash Born
NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)
Na (s) Na (g) + Cl (g)
Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi
indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces
exoterm)
Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma
legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la
valoarea diferentei unui element (Li)
X ndash A XLi - ALi electroneg relative
Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin
transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid
orientata in spatiu
Q
+ S
+ I
- Er
- A
Legatura covalenta
Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (
Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o
configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi
in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat
de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta
este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni
Cl P Cl H BmdashB H
Cl Cl H H
Pentaclorura de fosfor Diboranul
In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip
O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni
Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a
legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul
primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu
spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand
nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Legatura covalenta
Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (
Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o
configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi
in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat
de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta
este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni
Cl P Cl H BmdashB H
Cl Cl H H
Pentaclorura de fosfor Diboranul
In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip
O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni
Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a
legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul
primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu
spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand
nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in
spatiu
Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se
numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe
paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi
delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti
Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in
orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri
dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp
Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au
H2O NH3 CH4
Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la
unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt
atom de C formeaza legatura π
In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la
unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot
forma 2 plane (legaturi)π
Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii
elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de
oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )
astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2
Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate
apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni
este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl
Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi
polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent
Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii
covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si
in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca
in cristalul de I2 ( insolubile in apa )
Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai
sus )
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Cursul 2
Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi
in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )
atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala
negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3
sau BF3(-)mdashNH3
(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica
donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis
Legatura de hidrogen
Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al
unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi
intermoleculara de exemplu
H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe
orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-
COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de
legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen
influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari
Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica
Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite
) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se
desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare
Legaturi van der Waals
Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta
starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista
3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se
manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta
intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza
simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu
legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar
la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50
Legatura metalica
Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe
directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o
legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste
propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si
fotoelectrica
Exista 2 teorii privind legatura metalica
a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti
electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de
electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica
conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste
temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a
metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele
metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin
bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)
b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi
Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a
energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-
un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele
discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi
de energie separate de zone interzise numite benzi de energie
Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se
propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care
conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme
Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor
care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de
energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile
de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi
partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE
fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de
valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica
Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin
ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in
banda de conductie
Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR
Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura
chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de
legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica
centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este
mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta
de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ
]=1D D-Debye
1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se
cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-
N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N
este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-
25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului
atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul
moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de
sarcina pozitiva (μ=0)
La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare
exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la
moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura
moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot
fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa
H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala
S N
ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica
Pt
PtCl42- nepolara CH4 polara
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi
modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate
fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (
deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor
polare depinde de temperatura ) PO
P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de
deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate
(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o
molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un
anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei
polare este rezultatul a 2 efecte orientare si
deformare in camp electric
Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara
volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat
volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia
reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si
anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte
mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de
actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea
polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li
compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei
de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la
raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul
strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+
Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica
scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea
anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe
masura ce scade sarcina negativa
de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor
determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante
duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri
ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria
AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai
deformabil
Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei
si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice
primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul
magnetic
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei
aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in
moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai
elementelor tranzitionale )
Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin
absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul
dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita
temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu
spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )
Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI
Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida
topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de
combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )
Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in
solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie
electrolitica )
Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se
numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt
neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent
puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii
parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa
asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din
molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai
in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia
de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are
loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare
echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul
este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl
Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii
negativi
In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta
reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule
dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total
disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α
depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei
ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α
rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si
baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )
Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal
electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza
in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm
Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte
caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se
numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In
absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in
prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de
semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un
anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de
transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un
ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea
electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-
conductibilitate dipolara
Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta
cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V
Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu
concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime
independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash
conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2
Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe
cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare
constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105
Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α
( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total
disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii
de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii
tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai
electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari
aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu
activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate
La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)
Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante
pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (
determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate
a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI
COLOIZI
Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care
unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea
particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui
lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a
particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea
superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare
cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai
stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea
picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei
dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in
care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )
b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )
Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa
) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil
in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi
conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot
clasifica in
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum
b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum
c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa
mai mult decat 74 din volum
Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara
agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti
din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate
electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile
concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )
si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei
dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se
ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin
deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri
nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor
De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu
cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de
energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste
prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca
este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul
de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de
Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o
emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie
AU ( se inverseaza fazele )
Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una
are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost
data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca
albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au
(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile
moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al
formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre
acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor
polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri
a) dispersii liofobe
b) coloizi de asociatie ( liofili )
c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )
Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie
superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al
termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea
suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste
coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de
factori externi ea este determinate de
ciocniri puternice dintre particulele de coloid
micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de
alunecare)
recristalizarea nucleului micelei
Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de
ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de
coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si
cresterea concetratiei fazei disperse
Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei
micelaresolii
liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar
Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil
indizolvant si este
format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI
) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie
Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion
monovalent De exemplu
[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii
de asociatie
( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri
sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii
coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se
asociaza prin forte van der W aals iar partea polara
(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa
Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p
hidrofila
In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie
de concetratia fazei dispersate
Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar
moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )
Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan
prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se
adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste
adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau
aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile
etc
Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu
solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi
lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste
coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (
moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include
molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare
sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea
cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre
macromolecule
Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE
Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele
sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea
Ac
Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe
masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (
au pe ultimul strat un electron )
formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature
joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la
temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista
in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li
care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii
polarizante foarte mari
N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare
gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )
Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala
ests Na NO3 -salpetru de Chile
LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala
Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale
proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din
2 atomi (M2 )
Obtinere
Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2
Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa
de sus in jos odata cu caracterul metalic
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-
) la temperature camerei
2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +
CO2 = M2 CO3 + O2
-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi
Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si
ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )
3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )
M + HOH = MOH+frac12H2 +Q
Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa
prin caustificare
M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr
M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3
La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se
descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind
foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile
ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat
2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri
) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc
se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte
positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea
hidrogenuluicare arde in oxigenul
din aer cu explozie
Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai
utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se
mai poate folosi si
la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru
termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini
aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice
Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic
perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-
In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da
duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit
aragonit marmura etc )
Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri
cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al
MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii
superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal
reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2
= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2
Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +
HOH =Ca (OH )2 + Q
Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul
Ca + X2 = Ca X2
Ca + S = Ca S
3Ca + N2 = Ca3 N2
Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr
Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )
Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se
utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la
obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (
marmura ) se utilizeaza in constructii
Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie
Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata
in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este
un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in
oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =
Mg O
Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -
tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de
aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane
Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808
Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este
foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu
Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (
corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau
Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )
Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale
uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus
electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea
tempreraturii de topire
Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr
Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate
maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta
Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu
HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )
Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4
Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale
sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu
formula moleculara urmatoare
MAl ( SO4 )2 12 H2 O
Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria
constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)
Se poate alia cu metale pretioase Au Ag
Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In
natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai
importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb
Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2
Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate
conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este
moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )
este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12
X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )
Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si
rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (
OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu
Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )
aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje
tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a
acumulatorilor electrici
Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism
Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a
celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze
fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt
Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg
Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE
Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n
orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f
lanthanide siactinide
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua
principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie
este incompleta
Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2
aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d
de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din
grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial
ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele
din grupa a II-b
au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu
N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile
Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare
elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+
( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta
Proprietati fizico- chimice
Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele
constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In
stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in
general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in
retele cubice centrate intern
si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a
V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor
Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda
de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal
foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir
Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )
Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)
Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general
pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re
Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de
oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece
potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu
configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10
electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr
0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are
cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex
Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi
au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip
d este formarea de aliaje intre ele
( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N
P )de ex
ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita
electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu
ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De
exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )
CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este
determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa
Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot
forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare
Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de
coordinare 2rarr 8
Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi
carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta
)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex
Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter
acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare
II si III
Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo
dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si
trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer
cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX
AgX(exceptie AgF )
Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex
VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash
clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a
forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3
sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr
Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )
catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin
agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa
Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt
asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg
Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din
grupele principale si vitaminelor
Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI
PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL
Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi
Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia
fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C
1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2
In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este
forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara
formata din molecule de P4
Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si
fosfor negru ( Pn )
Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este
foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin
iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori
Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice
Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2
rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de
echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC
300 atm)
Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa
solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera
autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2
- Este un foarte bun dizolvant in
stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )
2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2
NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic
2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai
important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe
catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut
( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In
timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza
inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant
puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara
prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost
determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul
azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu
exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care
prezinta mai multe stari limita
HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )
In NO-3
Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati
solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2
Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr
Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de
amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale
foarte importante
Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor
nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi
organici ( creier sange nervi )
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3
si P2 O5 care dimerizeaza
P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi
acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este
urmatoarea
HO-PrarrO
Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3
trepte
H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1
H2PO4- +H2O==PO4
2- + H3O K2
HPO4- + H2O==PO4
3- K3
K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali
cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4
Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali
deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea
fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este
siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile
scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca
ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic
este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2
Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in
industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de
fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din
alimente
Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI
SULFUL )
Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul
se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos
S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste
in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A
este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in
comun electroni (- E- )
Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-
p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )
sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a
catenelor este mai mare la S ca la O
Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in
atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in
hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200
minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu
ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente
Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un
atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )
se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata
de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica
De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la
structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent
Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor
tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi
Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi
Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul
sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura
angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H
S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa
oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de
concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca
apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase
diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H
sarurile se numesc peroxizi
2 H2O2
mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2
Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor
exemplificati
Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele
vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2
( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element
care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3
forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf
rombic ( α ) forma stabila sub
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de
tip coroana )
Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3
S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si
in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-
ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa
Sarurile lui se
numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S
rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )
Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu
solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din
grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +
H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent
Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza
polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de
numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3
ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3
SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S
+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se
prezinta in 3 forme cristalografice α β γ
α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza
cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic
H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4
- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul
sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4
Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH
rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid
incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este
foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele
chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid
sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare
Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor
ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza
cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu
Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2
Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de
sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn
b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni
MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar
anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei
mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati
ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6
acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic
H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati
Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash
O-O- )
Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII
Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca
primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit
halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )
sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu
cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta
X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului
atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter
metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d
In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu
orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
ClO- ClO-2 ClO-
3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului
HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123
covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu
prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte
reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si
legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2
atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare
aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin
intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu
e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl
datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma
Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care
urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade
in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2
reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2
reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic
endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a
VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10
HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre
stangadatorita O2care poate oxida HI
X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br
La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei
atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz
galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash
violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul
este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la
cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in
naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl
KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de
alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza
solutiei apoase de NaCl
2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se
obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete
despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros
) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza
un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel
formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2
rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2
Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere
Cl- --e- rarrCl0 oxidare
MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4
KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele
cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32
Cl2 rarr FeCl3
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
EXERCITII APLICATIVE
1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA
ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic
a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa
b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada
2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati
asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )
3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d
)Cu
4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4
5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala
Explicati de ce
6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd
1 SiF4 a) ionica
2 I2 b) ionica
3 MgO c) coordinativa
4 NH4+ d) moleculara
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care
a) au molecula nepolara
b) conduc curentul electric in topitura
c) conduc curentul electric in solutie
d) nu se dizolva in apa
8) In gheata intre molecule se exercita
a) legaturi covalente
b) legaturi de H
c) legaturi dipol- dipol
d) nici un tip de legatura
9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn
10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor
a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl
b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4
11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de
valenta superioara concretizati dand 3 exemple
12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu
amoniacul
13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece
A scade energia de activare
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
B creste energia de activare
C nu modifica mecanismul de reactie
D micsoreaza energia potentiala a eractantilor
14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre
stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului
A marirea presiunii
B marirea temperaturii peste 500ordm C
C micsorarea presiunii
D marirea concetratiei
15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina
) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului
pentru fiecare din ei
16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l
hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea
component al aliajului si care este compozitia lui procentuala
17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor
C)neutronilor D) electronilor
18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2
Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se
gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu
20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte
cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele
K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid
21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2
si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi
reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza
22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D
imposibila
23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva
decat apa in care sunt mai multi ioni
24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur
electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in
aceeasi perioada ( perioada a 2-a )
25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac
exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara
Dcovalenta coordinativa
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti
care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural
Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce
27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau
fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )
28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox
KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]
K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]
C + HNO3 rarrCO + NO +H2O
29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc
inversarea fazelor
30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare
emulsii solutii coloidale
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989
BIBLIOGRAFIE
1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP
Bucuresti1982
2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti
1970
3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980
4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica
Bucuresti1972
5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica
EDPBucuresti1978
6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica
Bucuresti1983mdash1989