caiet probleme - chimie generala

Click here to load reader

Post on 16-Jun-2015

62.009 views

Category:

Documents

24 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

CAIET DE PROBLEME LA CHIMIEAl studentului ..............................................Grupa.............................................AN COLAR 2005-20061. CALCULE CU MRIMI I UNITI IMPORTANTE N CHIMIEExecutarea corect a calculelor n cadrul diverselor operaii de laborator si aplicaii de chimie,presupune cunoaterea principalelor noiuni care stau la baza evalurii cantitative a transformrilor fizico-chimice. Aceste noiuni vor fi prezentate mai jos: substan chimic, element chimic, compus chimic; mas atomic; atom-gram; kiloatom-gram; mas molecular; molecul-gram;milimol, kilomol; mas echivalent sau echivalent-gram; calcul de numr de moli sau atom-gram cunoscnd masa substanei; raportul de mas; compoziia procentual.SUBSTAN CHIMIC, ELEMENT CHIMIC, COMPUS CHIMICSubstana chimiceste definit ca fiind un tip omogen de materie, cu o compoziie chimic bine definit.Substanele chimice pot fi submprite n dou categorii: substane elementare (elemente chimice) i substane compuse (compui chimici).Elementul chimicpoate fi definit ca fiind tipul de materie care const din atomi de acelai fel (adic din atomi ale cror nuclee au toate aceeai sarcin electric).Elementelesunt reprezentateprintr-unsimbol, compus dintr-olitersaudou, de exemplu, simbolul hidrogenului este H, al oxigenului O, al clorului Cl etc. Simbolurile tuturor elementelor chimice sunt trecute n sistemul periodic al lui Mendeleev.Elementelechimicepot fi formate din unul sau mai muli atomi.Astfel gazele rare (argonul, neonul etc.) sunt elementemonoatomice, notndu-secuAr, Neetc. ntimpce majoritatea gazelor obinuite (oxigenul, clorul, azotul etc.) sunt biatomice, notndu-se cu O2, H2, Cl2, N2 etc. Exist i elemente poliatomice, ca de exemplu fosforul, P4, sulful, S8 etc.Gradul de asociere al atomilor ntr-un element poate s varieze n funcie de condiiile n care se afl elementul respectiv. De exemplu, n intervalul de temperatur 20 10000C, sulful octoatomic S8 trece succesiv, pe msura creterii temperaturii, n S6, S4 i S2. De aceea, trebuie reinut faptul c denumirea de element biatomic, triatomic, tetratomic etc. se refer la starea elementului respectiv n condiii obinuite de temperatur i presiune.Compusul chimicpoatefi definit cafiindsubstanarezultatprincombinarea, n anumiteproporii, adousaumai multeelementechimice. Compusul chimicrezultat are proprieti diferite de ale elementelor care l compun.Orice compus chimic se reprezint printr-o formul chimic, care indic numrul de atomi ai diferitelor elemente care intr n compoziia sa. De exemplu, formula acidului azotic HNO3, a oxidului de magneziu MgO, a clorurii de zinc ZnCl2 etc.Moleculele chimice rezult prin unirea (n anumite condiiii dup anumite reguli) a doi saumai muli atomi. Atomii pot fi deacelai fel saudiferii. nprimul cazseobin molecule de substane elementare, ca de exemplu Cl2, O2, P4 etc, n timp ce n al doilea caz se obin molecule de substane compuse cum sunt MgO, ZnCl2, SO2, H2O etc.MAS ATOMIC, ATOM-GRAM,KILOATOM-GRAM2Masa atomiceste o mrime relativ care arat de cte ori atomul unui element este mai maredect unitateaatomicdemas(u.a.m). Drept unitateatomicdemass-aales daltonul, care reprezint a dousprezecea parte din masa atomului de carbon. Rezult c masa atomic este un numr fr dimensiuni. De exemplu, masa atomic a hidrogenului este 1,008, aoxigenului 16, aclorului 35,453etc. MaseleatomicesenoteazculiteraAurmatde indicele care indic substana. Exemple:AH = 1, AC = 12, AFe = 56Atomul-gram(atom-g) este o mrime dimensional ce reprezint cantitatea n grame dintr-un element, numeric egal cu masa lui atomic. Se calculeaz exprimnd masa atomic n g.Exemple:1 atom-g O = 16g, 1 atom-g Al = 27gKiloatom-gram(katom-g) esteomrimederivat: 1Katom-g=103atom-g, i se definetecamrimedimensionalce reprezintcantitatea nkgdintr-un element,numeric egal cu masa lui atomic. Se calculeaz exprimnd masa atomic n kg.Exemple:1 katom-g Cu = 64 kg, 1 katom-g C = 12 KgMAS MOLECULAR, MOLECUL-GRAM,MILIMOL, KILOMOLMasamolecular, M, esteomrimerelativcearatdecteori moleculaunui element poliatomic sau molecula unei combinaii este mai mare dect u.m.a.Masa molecular reprezint suma maselor atomice ale elementelor componente (innd cont de coeficienii stoechiometrici). n calcule masele moleculare se rotunjesc.Exemple:MHCl = 1 + 35,5 = 36,5 MNaOH = 23 + 16 + 1 = 40Molecula-gram, mol, este cantitatea n grame dintr-o substan numeric egal cu masa molecular a substanei.Molul reprezint cantitatea n grame dintr-o substan egal cu suma maselor absolute a N particule, reprezentate printr-o formul chimic.Se calculeaz exprimnd masa molecular n g.Termenul de mol se aplic la:- substane cu formule moleculare cunoscute: H2O, HCl etc.;- substane ce nu formeaz molecule: NaCl, CaCl2 etc.;- la atomii liberi: H, Cl etc.;- la ioni: Na+, Cl- etc.;- la particule subatomice: e-.Exemple:1 mol O2 = 32 g, 1 mol CaO = 56gMilimol, mmol, este o mrime derivat:1 mmol = 10-3 moli reprezintcantitateanmgdintr-osubstan, numericegalcumasaei molecular. Se calculeaz exprimnd masa molecular n mg.Exemple:1 mmol F2 = 38 mg, 1 mmol H3PO4 = 98 mgKilomol, kmol, este o mrime derivat:1 kmol = 103 moli reprezintcantitateankgdintr-osubstan, numericegalcumasaei molecular. Se calculeaz exprimnd masa molecular n kg.3Exemple:1 kmol Cl2 = 71 kg, 1 kmol HNO3 = 63 kgMAS ECHIVALENT SAU ECHIVALENT-GRAMEchivalent chimic (gram) al unui element, este acea cantitate, exprimat n grame, din acest element care se combin cu 1 g de hidrogen sau 8 g oxigen.nsensul teoriei atomice, echivalenii chimici reprezintmaserelativealeatomilor care se combin, raportate la masa atomului de hidrogen (cel mai uor atom).Echivalentul gram: - la elemente se calculeaz prin mprirea masei atomice la valen.- lasrurise calculeaz mprindmasa molecular la produsul dintre valena metalului i numrul atomilor de metal;- la oxizi se obine mprind masa molecular a oxidului la produsul dintre numrul atomilor de metal sau nemetal i valena acestuia;- la acizi i baze, se calculeaz mprind masa molecular la numrul atomilor de hidrogencaresepot nlocui prinmetale, respectivnumrul gruprilor oxidril, (OH).Exemple:CaE = 40202 2CaA g/echivalentCaOE = 56281 2 2CaOMx g/echivalent2 42 498492 2HSOHSOME g/echivalent40401 1NaOHNaOHME g/echivalent( )( ) 2 3 43 4231051, 72 3 6Ca POCa POMEx g/echivalentCALCULDENUMRDEMOLI SAUDEATOM-GRAMCUNOSCND MASA SUBSTANEINumr de moli: se calculeaz mprind masa substanei, exprimat n grame, la masa ei molar.Numr de atomi-gram, se calculeaz mprind masa substanei elementare exprimat n grame la masa atomic a elementului.RAPORTUL DE MASreprezintraportul cantitatival elementelor carecompununitateadestructura substanei chimice compuse.COMPOZIIA PROCENTUAL 4A calcula compoziia procentual a unei substane compuse nseamn a calcula % n care sunt coninute elementele respective n unitatea de structur.PROBLEME REZOLVATE:Problema nr.1Ci atom-g reprezint: 60 g C; 0,4 katom-g N?60 g C = 60 : 12 = 5 atom-g C0,4 katom-g N = 0,4 103 =400 atom-g NProblema nr.2Cte grame reprezint: 8 mol H2; 500 mmol CaO; 0,02 kmol H2SO4?8 mol H2 = 8 2 = 16 g H2500 mmol CaO = 500 55 10-3 = 27,5 g CaO0,02 kmol H2SO4 = 0,02 103 98 = 196 g H2SO4Problema nr.3Ci moli reprezint: 4 g CuSO4; 300 mmol KOH; 0,4 kmol HNO3?4 g CuSO4 = 4 : 160 = 0,025 mol CuSO4300 mmol KOH = 300 10-3 = 0,3 mol KOH0,4 kmol HNO3 = 0,4 103 = 400 mol HNO3Problema nr.4S se calculeze masa molar pentru: H2O, CaCO3?2HO M = (1 2) + 16 = 18 g H2O3CaCO M = 40 + 12 + (3 16) =100 g CaCO3Problema nr. 5S se calculeze raportul de mas al apei.2HO M= (2 1) + 16 = 18H : O = 2 : 16 = 1 : 8Problema nr. 6S se calculeze raportul de mas pentru CaCO3.3CaCO M = 40 + 12 + (3 16) = 100Ca : C : O = 40 : 12 : 48 = 10 : 3 : 12Problema nr. 7S se calculeze compoziia procentual a apei.2HO M= (2 1) + 16 = 1818 g H2O ............................ 2 g H100 g H2O ............................ xx = 11,11% Hy = 100 x = 100 11,11 = 88,89 % OProblema nr.85S se calculeze masa de sulf existent n 680 g de CaSO4 anhidru.4CaSO M = 40 + 32 + (16 4) = 136 136 g CaSO4 ..................................... 32 g S680 g CaSO4 ..................................... xx = 160 g SProblema nr.9Determinai formula unei substane care conine : 43,39% Na, 11,32% C i 45,28% O.NaxCyOzx = 43,39 : 23 = 1,89 atom-g Na1,89 : 0,94 = 2,01y = 11,32 : 12 = 0,94 atom-g C 0,94 : 0,94 = 1z = 45,28 : 16 = 2,83 atom-g O 2,83 : 0,94 = 3,01x : y : z = 2 : 1 : 3NaxCyOz = Na2CO3PROBLEME PROPUSE:1. Cte grame reprezint: 10 atom-g Ca; 5 atom-g Al; 2 atom-g S; 0,5 katom-g O; 0,2 katom-g C; 0,1 katom-g Fe?2. Ci atom-g reprezint:70 g N; 80 g O; 3,55 g Cl; 0,5 katom-g Cu; 0,4 katom-g Ag; 0,3 katom-g Au?3. Ci katom-g reprezint:200 g H; 420 g O; 660 g N; 50 atom-g Zn; 40 atom-g Cd; 30 atom-g Hg?64. Ci mol reprezint:6,2 g C2H2; 30 mmol Fe2O3; 0,6 kmol CO2?5. Cte kg reprezint:0,4 kmol Ca(OH)2;5 kmol CaCO3; 0,06 kmol HNO3?6. Ci kmol reprezint:1,2 kg FeS2; 3,4 kg Fe2O3; 0,23 kg C2H5OH?7.Calculai masa molar pentru:Ca3(PO4)2; Na2S; CaCl2; AlCl3; Na3PO4; NH4H2PO4; Al2(SO4)3?78. Calculai echivalentul-gram pentru:Na; Al; SO2; Al2O3; HCl; H3PO4; Ca(OH)2; Al(OH)3; CuSO4; Al2(SO4)3; HNO3; KOH; Ba(OH)2; Fe(OH)3; MgO; Fe2O3.9. S se calculeze raportul de mas al elementelor care compun CaCO3.10. S se calculeze raportul de mas al elementelor care compun CaO.811. S se calculeze raportul de mas al elementelor care compun Al2(SO4)3.12. S se calculeze compoziia procentual a Ca3(PO4)2.13. S se calculeze compoziia procentual a Na2SO4.914.S se calculeze compoziia procentual a Al2(SO4)3.15. S se afle compoziia procentual a unui aliaj format din 140 g argint i 260 g aur.16.Laanalizaa2galiajCu-Au-Ag s-a gsit 0,4Au; 1,2 gCu i 0,02 g impuriti. Determinai compoziia procentual a aliajului.1017. Determinai masa fierului existent n 111,2 kg calaican (FeSO4 7 H2O).18. Determinai masa fosfatului monoacid de amoniu n care se gsesc 4,5 kg hidrogen.1119. Aflai formula substanei care conine: 28,67 % K; 1,47 % H i 22,8 % P.20. S se afle formula substanei al crui raport de mas este: H : S : O = 1 : 16 : 24.21. Determinai formula chimic a substanei al crui raport de mas este: Ca : H : P : O = 20 : 2 : 31 : 641222. Determinai formulele combinaiilor cu compoziia procentual:a). 43,09% K; 39,21 % Cl; 17,7 % Ob). 36,67 % K; 33,33%; 30 % Oc). 31,8 % K; 28,9 % Cl; 39,3 % Od). 28 % K; 25,7 % Cl; 46,3 % O23. Determinai formulele substanelor n care raportul de mas al elementelor componente este: a). Ca : S : O = 5 : 4 : 6 b). Ca : S : O = 5 : 4 : 8c). Ca : P : O = 60 : 31 : 48d). Ca : P : O = 60 : 31 : 64e). Ca : H : P : O = 40 : 1 : 31 : 64132. CONFIGURAIA ELECTRONIC A ATOMILORMrimile caracteristice nucleului sunt: Z: numr de ordine, numr atomic, numr de protoni ( = numrul de electroni); A: numr de mas, mas atomic, sum de nucleoni; N = A Z : numr de neutroni: N Z : numr izotopic.izotopi = acelasi Zizobari = acelai Aizotoni = acelai NREGULI DE OCUPARE CU ELECTRONI A ORBITALILOR ATOMICIa). Ocuparea cu electroni se face n ordinea creterii energiei;b). Principiul excluziunii lui Pauli Conform acestui principiu, ntr-un atom nu pot exista doi sau mai muli electroni care saibtoatecelepatrunumerecuantice(n, l, m, ms) identice. Toi electronii unui atom trebuie s difere ntre ei cel puin prin unul din cele patru numere cuantice.c). Regulalui Hundelectronii serepartizeaznnumrul maximdeorbitali de acelai fel care le st la dispoziie. Cu alte cuvinte, mai nti se ocup pe rnd fiecare orbital cu cte un electron i numai dup aceea cu cel de-al doilea.SUCCESIUNEA DE OCUPARE A NIVELELOR I SUBNIVELELOR ENERGETICE CU ELECTRONIa). Regula sumei n + lConform acestei reguli valoarea cresctoare a pturilor i nivelelor energetice este dat de valoarea cresctoare a sumei n + l. Dac dou sau mai multe nivele au aceeai valoare a sumei n + l, nivelele corespunztoare numrului cuantic n cel mai mic are energia mai mic.b). Tabla de ah Goldanski1s2s2p 3s3p 4s3d 4p 5s4d 5p 6s4f 5d 6p 7s5f 6d 7p 8sc). Cu ajutorul sistemului periodic.Orbitalii de tip: s = 2 e-;p = 6 e-; d = 10e-;f = 14 e-;14I-AII-AIII-AIV-AV-AVI-AVII-AVIII-As1s2III-BIV-BV-BVI-BVII-BVIII-B I-BII-Bp1p2p3p4p5p6d1d2d3d4d5d6d7d8d9d10Exemple: Pentru Z = 11 s se scrie configuraia electronic.Z = 11 1s2 2s2 2p6 3s1 Numrul din faa ultimului orbital de tip s ne d numrul perioadei, iar ultimul orbital ne d numrul grupei.n cazul Z = 11 avem perioada a 3-a, grupa I-A.PARTICULE EMISE DIN NUCLEE RADIOACTIVEParteacentralaatomului ncareesteacumulataproapetoatmasaatomului are dimensiuni de ordinul a 10-15m n comparaie cu dimensiunile atomilor care sunt de ordinul de mrime a 10-10m. n nucleu exist protoni particule cu sarcin electric pozitiv i neutroni particule neutre.Un nucleu (sau denumit mai general nuclid) oarecare este exprimat simbolic sub formaAZ X , n care s-a notat cu X simbolul atomului din care face parte nucleul respectiv; cu Z s-a notat numrul de protoni sau numrul de sarcini electrice elementare a nucleului, iar cu A s-a notat numrul de nucleoni sau masa aproximativ a nucleului exprimat n uniti atomice de mas. Numrul de neutroni se obine scznd din numrul de nucleoni, numrul de protoni. Deci numrul de neutroni este A Z.Doi nuclizi X i Y sunt izotopi dac au acelai numr deprotoni sau altfel spus dac atomii corespunztori ocupacelai locnsistemul periodical elementelor. Aceti nuclizi izotopi se exprim simbolic: AZ X ; AZY.Doi nuclizi X i Y sunt izobari dac au acelai numr denucleoni sau daca atomii au aceeai mas. Aceti nuclizi izobari se exprim simbolic sub forma: AZ X ; AZY.Doinuclizi XiYsuntizotoni dacauacelai numrdeneutroni. Acetinuclizi izotoni se exprim simbolic sub forma: AZ X ; AZY, cu condiia: A Z =A -Z .Configuraiaunuinuclidinstabil se modific prin dezintegrare,conducnd la o alt configuraie care poate fi stabil, sau de asemenea instabil.n funcie de particula emis din nucleu, exist diferite tipuri de dezintegrri:a). Dezintegrarea Procesul n care un nucleu de mas A i sarcin Z emite n mod spontan particule (42Hesau 42 ) cu eliberarea unei cantiti de energie sub forma energiei cinetice a particulelor , se numete dezintegrare .Schematicprocesul de dezintegrare se reprezint astfel:AZ X 42 + 42AZYn urma dezintegrrii se obine un nou nucleu al unui atom situat n sistemul periodic cu dou csue mai la stnga.b). Dezintegrarea Nucleeleradioactivesunt celemai numeroase. Acest tipdedezintegrareapare natural la nucleele cu Z 81.15Dezintegrarea radioactiv :AZ X 01+ 1AZY+ PROBLEME REZOLVATEProblema nr.1Se d nuclidul 13756X . S se scrie mrimile caracteristice nucleului, valori, semnificaii. S se scrie cte 2 izotopi, 2 izobari i 2 izotoni.Z = 56 numr de ordine, numr de protoni, numr atomic;A = 137 numr de mas, mas atomic, 0p n++;A Z = 81 numr de n0;N Z = 25 numr izotopic.izotopi Z = 56137 138 13956 56 56X Y Zizobari A = 137137 137 13756 55 57X Y Zizotoni N = 81137 138 13956 57 58X Y ZProblema nr.2Grupai urmtorii nuclizi pe specii caracteristice:17 8 16 17 68 5 8 7 3O B O N LiIzotopi:178O 168OIzobari: 178O 177 NIzotoni: 85 B 63 LiProblema nr.3S se scrie configuraia nveliului electronic a nucleului obinut din 23892U prin emiterea a 6 particule i 4 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.23892U 642+ 401 + 21484X1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p4perioada a 6-a grupa VI-A, metal16PROBLEME PROPUSE1. S se stabileasc poziia n sistemul periodic i caracterul chimic al elementelor cu Z: 12, 16, 24, 26, 29, 32, 36, 47, 64, 83.2. S se scrie configuraia elementului E1din perioada a 5-a, grupa V-Ai a elementului E2 din perioada a 4-a, grupaV-A.S se stabileasc caracterul chimic al elementelor respective.Care este valoarea Z1 i Z2 pentru cele dou elemente?tiindcA1=122i A2=75ssecalculeze mrimile caracteristice nucleelor respective i s se scrie un izotop pentru E1 i un izobar pentru E2.173. O specie atomic are Z = 16 i A = 32. Ci e-, p+, n0 are specia i cum poate fi redat simbolic?Scriei cte un izotop, izoton i izobar al speciei. Precizai poziia n sistemul periodic i caracterul chimic al elementului.4. Se d urmtoarea serie de nuclizi:50 38 40 42 36 5023 18 20 20 16 22V Ar Ca Ca S TiS se grupeze nuclizii pe baza relaiei dintre A, Z, N.5. Se d izotopul cuurmtoarea compoziie a nucleului: 15p+i 16n0. Scriei configuraia electronic a elementului, mrimile caracteristice nuclidului, poziia n sistemul periodic, un izotop, un izobar i un izoton posibil. Elementul formeaz un acid cu compoziia procentual: H - 3,06%, X 31,63%. Care este formula acidului i ce stare de oxidare are X?Mase atomice: H 1, O 16.186. Elementul Xdin perioada a 3-a, grupa VI-Aare nnucleu i 16 n0. Scriei configuraia electronic a elementului, mrimile caracteristice nuclidului, un izotop, un izobar i un izoton posibil. Elementul formeaz un acid n care starea lui de oxidare este 4+. Care este formula acidului i compoziia lui procentual?Mase atomice: H 1, O 16.7. Ssescrieconfiguraianveliului electronicanucleului obinut din23892U prin emiterea a 7 particule i 5 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.8. Ssescrieconfiguraianveliului electronicanucleului obinut din23892U prin emiterea a 7 particule i 6 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.199. Sse scrieconfiguraianveliuluielectronic a nucleului obinut din23290Th prin emiterea a 5 particule i 4 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.10. Ssescrie configuraianveliului electronic a nucleului obinut din23290Th prin emiterea a 6 particule i 5 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.11. Ssescrie configuraianveliului electronic a nucleului obinut din23290Th prin emiterea a 7 particule i 4 particule . Precizai grupa, perioada i principalele proprieti ale noului element format.203. PROPRIETI FIZICE I CHIMICE ALE ELEMENTELORProprieti fizice i modul de variaie corelat cu poziia elementelor n sistemul periodic.1. Volumul atomicVolumul atomic este definit prin relaia:

,`

.|3.mkgdensitateatomica masaVateste o funcie periodic de numrul atomic. Volumele atomice cele mai mari le au metalele alcaline, iar cele mai mici, metalele tranziionale. crete VI B crete VIII Ascad2. Razele atomiceO periodicitate analog prezint i razele atomice. Cele mai mari raze atomice prezint metalele alcaline, iar cele mai mici, metalele tranziionale.Raza atomic (ra): crete VI B crete VIII Acrete3. Razele ioniceRazeleionicevariazlafel cai razeleatomice. Cuct sarcinapozitivaionilor pozitivi este mai mare cu att raza este mai mic. Razele ionilor negativi sunt mai mari dect razele atomilor. Cu ct sarcina negativ a ionilor negativi este mai mare, raza ionilor este mai mare. crete VI B crete VIII Acrete4. Energia de ionizareUnadintrecelemaiimportante mrimifizice aleatomiloresteenergia de ionizare. Prin energie de ionizare se nelege energia cheltuit pentru smulgerea unui electron dintr-un atom. Ea se exprim de obicei n electroni voli (eV).Cele mai mici energii de ionizare le au metalele alcaline, deoarece ele pot pierde cel mai uor electronul de pe ultimul strat. Energia de ionizare crete paralel i cu creterea numrului atomic Z pentru elementele din aceeai perioad. Aceasta se explic prin creterea puterii de atracie a electronilor de ctre nucleu. Ei cretecrete215. Afinitatea pentru electroniPrin afinitate pentru electroni se nelege energia eliberat la alipirea unui electron la un atom, cu formarea unui ion negativ. Faptulcatomul neutrupoatesaccepteelectroni, aratcnucleul nuarecmpul electriccomplet saturat i tindespreosaturareformndioni negativi prinacceptarede electroni. Stabilitateaionului negativastfel format estemult mai maredect aatomului neutru. Aa se explic de ce ionul de fluor F-este mai stabil ca atomul de fluor, iar anionul OH- este mai stabil dect radicalul OH.Afinitatea variaz invers cu energia de ionizare:Proprieti chimice i modul de variaie corelat cupoziia elementelor nsistemul periodic.1. Starea de oxidareO proprietate periodic este i starea de oxidare (numr de oxidare, treapt de oxidare). Se nelege prin stare de oxidare o sarcin electric formal, pozitiv sau negativ ce se atribuie unui element n combinaiile sale. Se atribuie sarcin pozitiv sau negativ n funcie de caracterul electropozitiv sau electronegativ al partenerului.Ca regul, putem spune c n combinaiile cu elemente mai electronegative dect ele, striledeoxidaremaximealeelementelor dingrupeleprincipale, sunt pozitiveegalecu numrul grupei dinsistemul periodic. ncombinaiilelorcuelementemai electropozitive dect ele, strile de oxidare sunt negative i egale cu 8 - numrul grupei n care se gsete elementul. Stareadeoxidarereprezintnumai ntmpltorsarcinaionului real (deexemplun Na2S, Na2O, NaCl etc.).Metalele de regul au numr de oxidare pozitiv, iar nemetalele au numr de oxidare i pozitiv i negativ.Valena elementelor ntr-o perioad crete de la stnga spre dreapta.2. Electronegativitatea. Electropozitivitate.Fiecare perioad se termin cu un gaz rar, formnd mpreun grupa a VIII-a A. Aceste elemente se caracterizeaz printr-o mare inerie chimic, explicat printr-o structur electronic stabil. Dup gazele rare urmeaz metalele alcaline care formeaz grupa IA i se caracterizeaz toate prinuurina de a pierde electronul s, transformndu-se ntr-union pozitiv.Elementele care prezint o tendin accentuat de a primi electroni se numesc electronegative, iar cele care pierd uor electronii periferici, se numesc electropozitive.Caracterulelectronegativcrete de la stnga spre dreapta n rndurile orizontaleale sistemului periodic, iar caracterul electropozitivseatenueaz. Deasemeneaseconstato scdere a caracterului electronegativ n grupe, de sus n jos. Aceasta nseamn c cele mai electropozitive elemente se gsesc n stnga jos a sistemului periodic, iar cele mai electronegative n dreapta sus. n grupele din mijlocul sistemului periodic se gsesc elementele care nu au un caracter electropozitiv sau electronegativ pronunat, ele sunt practic neutre. 3. Caracterul acido-bazicExist un paralelism ntre electronegativitate i caracterul acid sau bazic. Elementele electropozitive (sau cu electronegativitate mic) formeaz oxizi cu caracter bazic, iar elementele electronegative (sau cu electronegativitate mare) formeaz oxizi cu caracter acid.cretecrete22Caracterul acidcretengrupdejosnsus, iarnperioadcretedelastngala dreapta. Cel mai puternic caracter acid se ntlnete la elementele situate n colul din dreapta, sus a sistemului periodic.Caracterul bazic crete n grup de sus n jos, iar n perioad crete de la dreapta spre stnga. Elementele aflate n colul din stnga, jos al sistemului periodic au caracterul bazic cel mai pronunat.Elementele dingrupele secundare nuse supunregulilor demai sus. Majoritatea elementelor din grupele secundare (tranziionale) apar n mai multe stri de oxidare. 4. Punctele de topire i de fierbereDesfacerea reelei cristaline prin topire depinde de forele de legtur dintre particulele constituente. Acesteforedepinddecaracteristicileparticulelor (volum, sarcinelectric, nveli electronic, etc.).Elementele cu volum atomic mic i valen mare formeaz cristale n care forele de legtur sunt foarte mari. Punctele de topire sunt funcie de numrul atomic, Z. n grupele principale, I IV, temperaturiledetopirescadcucretereanumrului atomic, pecndngrupeleIVVIII principale i n grupele secundare cresc cu numrul atomic. n perioad, temperatura de topire aelementelor crete pnlagrupaa IV-a, apoi, scade. nacelai modsecomport i temperatura de fierbere.PROBLEME REZOLVATEProblema nr.1Ordonai urmtoarele elemente n sensul creterii electronegativitii lor:S P O Cl F16 15 8 17 9Se scrie configuraia electronic a elemenetelor i se poziioneaz n sistemul periodic.O :1s2 2s2 2p4 perioada a 2-a, gr. VIAF : 1s2 2s2 2p5 perioada a 2-a, gr. VIIAS : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 perioada a 3-a, gr. VIAP : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 perioada a 3-a, gr. VACl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5perioada a 3-a, gr. VIIAinnd cont de variaia electronegativitii elementelor n grupe i perioade, se ordoneaz elementele n sensul creterii electronegativitii:VA VIA VIIA2 O F3 P S ClP < S < Cl < O < F Problema nr. 2Care din elementele urmtoare are energia de ionizare mai mare?Al Ca K Na13 20 19 1123grper.Se scrie configuraia electronic a elemenetelor i se poziioneaz n sistemul periodic.Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 perioada a 3-a, gr.IAAl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1perioada a 3-a, gr. IIIAK : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1perioada a 4-a, gr.IACa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2perioada a 4-a, gr. IIAinndcont devariaia energiei deionizare elementelor ngrupei perioade, se ordoneaz elementele n sensul creterii energiei de ionizare:IA IIA IIIA3 Na Al4 K CaAl < Ca < Na < KProblema 3.Care dintre metalele Zr (Z=40), V (Z=23) i Ir (Z=77) va avea duritatea mai mare? (Toate metalele cristalizeaz n reea compact.)Se scrie configuraia electronic a metalelor i se stabilete numrul de electroni de pe ultimul strat cu care metalul particip la formarea legturii metalice:ZrZ=401s22s22p63s23p64s23d104p65s24d24e-V Z=23 1s22s22p63s23p64s23d35e-Ir Z=771s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d79e- Se ocup cu electroni banda de valen pentru a stabili care este gradul de ocupare cu electroni a acesteia.Duritateaceamai mareoareV, deoareceelarecelmaimaregraddeocuparecu electroni a benzii de valen. Urmeaz apoi Zr i Ir.PROBLEME PROPUSE24grper.1. S se discute comparativ proprietile metalelor: TiZ = 22; CrZ = 24; Mo = 42; Mn Z = 25; WZ = 74; Rb Z = 37; NbZ = 41. CuexcepiaRbcarecristalizeaznreeaafnat, restul metalelor cristalizeazn reea compact.2. Care din elementele urmtoare are caracterul cel mai metalic?Al Ca K Na13 20 19 113. Care dintre urmtoarele elemente are raza cea mai mic?25K19 Ca20 Mg12 Al135. Aranjai elementele de mai jos n ordinea creterii energiei de ionizare: Ne F Rb Ca Mg Na Cl10 9 37 20 12 11 176. Se dau elementele chimice A cu numrul atomic Z = 11 i B cu Z = 17. Se cere:26a) valena metalelor date;b) poziia n sistemul periodic. 7.Ordonai n sensul creterii temperaturilor de topire urmtoarele metale: Ti Z= 22; Mo Z = 42; Ag Z = 47. Scriei configuraiile electronice i poziiile n sistemul periodic al elementelor.4. CONCENTRAIA SOLUIILOR27Concentraiaunei soluii exprimraportul dintresubstanadizolvati soluiesau solvent. Exist numeroase moduri de exprimare a concentraiei soluiilor, nfuncie de unitile demsurncareseexprimcele doucomponente (dizolvatul i soluia sau solventul). 1. Concentraia procentual1.1. Concentraia procentual de mas:reprezint cantitatea de substan dizolvat, exprimat n grame din 100 g de soluie.100 % sdmmmc, ms = md + msolv.unde: c%m concentraia procentual de mas[%] ;md masa soluie [g];ms masa soluiei [g];msolv. masa solventului [g].1.2. Concentraia procentual de volum:exprim numrul de litri de dizolvat din 100 l de soluie. 100 % sdvVVc, Vs = Vd + Vsolv.unde: c%v concentraia procentual de mas[%] ;Vd volumul soluiei [l];Vs volumul soluiei [l];Vsolv. volumul solventului [l].Acest mod de exprimare a concentraiei se aplic atunci cnd componentele soluiei sunt gaze. 1.3. Concentraia procentualvolumetric:reprezint grame de solut la 100 ml soluie.2. Concentraia molar (molaritatea)- reprezint numrul de moli de substan dizolvat ntr-un litru de soluie.[ ] l molV MmmS dd/unde: m concentraia molar [mol/l];Md masa molar a solvatului [g].3. Concentraia normal (normalitatea)- reprezint numrul de echivaleni-gram de solut dintr-un litru de soluie.[ ] l echivV EmnS dd/unde: n concentraia normal, [val/l];Ed echivalentul gram al solutului, [g];VS volumul soluiei [l].4. Concentraia molal (molalitatea)- este definit ca fiind moli de solut la 1000 g de solvent.[ ] gsolvent molim Mmasolv dd1000 /1000unde: a concentraia molal, [moli/1000 g solvent];Md masa molar a solutului, [g];m2 masa solutului, [g].5.Fracia molar28Considernd o soluie binar ce conine n1mol solvent i n2mol substan dizolvat, atunci fraciile molare x1 (a solventului) i x2 ( a substanei dizolvate) sunt:2 111n nnx+2 122n nnx+unde: x1 + x2 = 1.6.Titrul soluiei- reprezint cantitatea de substan dizolvat, exprimat n grame, ntr-un mililitru de soluie.[ ] ml gVmTSd/ unde: T titrul soluie, [g/ml];md masa de substan , [g];VS volumul soluiei, [ml].Alte relaii utilizate n calcule de concentraii:c m n Tc -1000100 Mm c1000100 En c100 T cm1001000 Mc m-MEn m MT m1000 n1001000 Ec nEMm n -ET n1000 T 100cT1000Mm T 1000En T -PROBLEME REZOLVATE:Problema nr.1:Reacioneaz 200 g soluie NaOH 20% cu 200 g soluie HCl 18,25%. S se arate dac reacia este total.NaOH + HCl = NaCl + H2OMNaOH = 23 + 16 + 1 = 40MHCl = 1 + 35,5 = 36,5Pentru NaOH: 40100200 20100100 sNaOHsdm cmmmcg NaOHPentru HCl: 5 , 36100200 25 , 18HCLm g HCl40 g NaOH 36,5 g HCl36,5 36,5 = 0Rezult c reacia este total.Problema nr.229Se d 100 g soluie x% H2SO4, care dizolv 13 g zinc. Se cere x.H2SO4 + ZnZnSO4 + H2 AZn = 6498 g H2SO4 64 g Zny g H2SO4 13 g Zn90 , 196413 98 y g H2SO4% 90 , 19 10010090 , 19100 sdmmc xProblema nr.3Se amestec dou soluii ale unei substane cu raportul molar: H : S : O = 1 : 16 : 32, astfel:- 800 cm3 soluie 4% cu = 1025 kg/m3- 500 cm3 soluie 54% cu = 1435 kg/m3Desprecesubstanestevorba?Ssedetermineconcentraiaprocentual, molar, normal, molal i titrul soluiei finale.HxSyOzH : 111 xH = 1S: 5 , 03216 yx 2 S = 1 H2SO4 acidul sulfuricO: 21632 zO = 4( ) ( ) 98 4 16 32 2 14 2 + + SO HM492984 2 SO HEDin relaia V mVms 820 025 , 1 8001 11 V msg5 , 717 435 , 1 5002 22 V msg5 , 1537 5 , 717 8202 1 + + s s sm m mgDin relaia 100 % sdmmmc

100sdm cm8 , 32100820 4100111sdm cm g45 , 3871005 , 717 54100222sdm cm g25 , 420 45 , 387 8 , 322 1 + + d d dm m mg30( )( )( ) ( )( )( ) ml gVmTgsolvent molm m Mmal valV Emnl cm V V Vl molV Mmmmmcsdd sdSdSSdsd/ 32 , 0130025 , 4201000 / 83 , 325 , 420 5 , 1537 981000 25 , 420 1000/ 59 , 63 , 1 4925 , 4203 , 1 1300 500 800/ 29 , 33 , 1 9825 , 420% 33 , 27 1005 , 153725 , 42010032 1 + + Problema nr.4Se amestec:- 1,2 kg soluie H2SO4 4,9%- 2 l soluie H2SO4 0,2M;- 1 l soluie H2SO4 0,2 N;- 0,25 kmol ap.Considernd denstitatea soluiei ca fiind aproximativ egal cu 1 g/cm3, s se exprime concentraia soluiei finale n toate modurile posibile.( ) ( ) 98 4 16 32 2 14 2 + + SO HM492984 2 SO HE( )( )( ) ( )( )( ) ml gcTgsolvent molm m Mmal valEcnl molMcmmmcgm cm m m mg m m m m md sdsdsd d d ds s s s s/ 0123 , 01001 23 , 11001000 / 12 , 06 , 8420351078008 , 107 8700 981000 8 , 107 1000/ 24 , 04910 1 23 , 1 10/ 12 , 09810 1 23 , 1 10% 23 , 1 10087008 , 1071008 , 107 98 2 , 391001200 9 , 449 2 , 0 1 98 2 , 0 21008700 18 10 25 , 0 1000 1200 12003 2 14 3 2 13 + + + + + + + + + + + + PROBLEME PROPUSE:1. Reacioneaz 300 g soluie KOH 28% cu 500 g soluie HNO312.8%. S se arate dac reacia este total.312. Reacioneaz 500 cm3 soluie H2SO4 51% cu = 1,4 g/cm3 cu 500 cm3 soluie KOH 50% cu = 1500 kg/m3. S se arate dac reacia este total.3. Se d 200 g soluie y% HNO3 care dizolv 4,8 g magneziu. Se cere y.324. La neutralizarea a 500 g soluie z% H2SO4 se consum 28 g KOH. Se cere z.5.Ce cantitate de substan este necesar pentru a obine:a) 250 g soluie 35%;b) 50 g soluie 2,5%;c) 2 kg soluie 10%;d) 0,8 kg soluie 20%.336.S-au dizolvat 20 g dintr-o substan cu raportul molar Mg : S : O = 3 : 4 : 8 i s-a adusla 3ldesoluie. Densitateaacestei soluii este 1125 kg/m3. Despre ce substaneste vorba? S se exprime concentraia soluiei n toate modurile posibile.7. Se amestec dou soluii ale unei substane cu urmtoarea compoziie procentual: H = 3,06%, P = 31,63%, astfel:- 400 g cu c = 13,76% i = 1075 kg/m3- 200 g cu c = 44% i = 1575 kg/m3Desprecesubstanestevorba?Ssedetermineconcentraiaprocentual, molar, normal, molal i titrul soluiei finale.348. Se amestec dou soluii ale unei substane cu urmtoarea compoziie procentual: H = 2.06%, S = 32.65%, astfel:- 500 g soluie 20% cu = 1140 kg/m3- 300 g soluie 60% cu = 1500 kg/m3Desprecesubstanestevorba?Ssedetermineconcentraiaprocentual, molar, normal, molal i titrul soluiei finale.9. Se amestec:a) 400 cm3 soluie de HCl 0,4 m cu 0,8 l soluie HCl 0,1 mb) 600 cm3 soluie H2SO4 0,5 n cu 1,2 l soluie H2SO4 n.Se cere m i n a soluiei finale.3510. Se amestec:a) 0,4 kg soluie de NaOH 40% cu 600 cm3 ap distilatb) 0,4 lsoluie CuSO4 20% cu = 1,2 g/cm3 cu 0,6 l ap distilat..Se cere c% a soluiei finale.11. Se amestec:a) 400 g soluie H2SO4 40% cu 600 cm3 ap distilat. Se cere c% a soluiei finale.b) 500cm3soluie H2SO40,5 mcu500gap distilat. Se cere molaritatea i normalitatea soluiei finale.3611. 49 g soluie 10% H2SO4 se neutralizeaz cu x g soluie NaOH 8%. Se cere x.12. 400 g soluie 28% KOH se neutralizeaz cu y g soluie 6,3% HNO3 .Se cere y.3713.300 g soluie 11,2% KOH se neutralizeaz cu z g soluie 49% H2SO4. Se cere z.14.Se amestec:- 600 gsoluie H2SO4 20% cu = 1,14 g/cm3- 600 gsoluie H2SO4 60% cu = 1,52 g/cm3- 600 gsoluie H2SO4 14% cu = 1,09 g/cm3- 0,25 kmol ap.S se exprime concentraia soluiei finale n toate modurile posibile.385. TERMODINAMICA CHIMIC1. CONSIDERAII TEORETICE39Oreaciechimicestensoitdeunschimbenergetic, decelemai multeori de cldur. Transferul decldurseianconsiderarefielavolumconstant, fielapresiune constant. Dac are loc un transfer de cldur la volum constant atunci transferul de cldur esteegal cuvariaiaenergiei interne(U). Dacselucreazlapresiuneconstant, atunci schimbul de cldur este egal cu variaia de entalpie (H). n condiii obinuite, se lucreaz la presiune constant i ca urmare, se ia n considerare variaia entalpiei, H. Reaciile n care H>0 se numesc endoterme, cele n care H