Subiecte chimie anorganică

1 Importanţa electrolizei icircn elucidarea structurii atomului

In 1833 enunţă legea electrolizei lege ce stă la baza electrochimiei Tot el Faraday este cel ce introduce termenii de ion catod anod anion cation echivalent electrochimic

Descoperirea descompunerii substanţelor sub acţiunea curentului electric a demonstrat existenţa unei stracircnse legături icircntre atomi şi molecule datorită sarcinii electrice

Studiind procesele de electroliză Michael Faraday a pus pentru prima dată icircn evidenţă existenţa unor ioni atomi sau grupe de atomi cu sarcini electrice pozitive (cationi) sau negative (anioni) care migrează spre electrozi

Soluţiile de electroliţi (acizii bazele şi sărurile) conduc curentul electric prin ioni a căror existenţă icircn soluţie se bazează pe procesul de disociere electrolitică

KA reg K+ + A-

Legile electrolizei sunt exprimate de relaţia

unde

m = masa de substanţă depusă la elecrod (g)

Q = cantitatea de electricitate consumată (C)

F = 96 500 C numărul lui Faraday

A = masa atomică a produsului obţinut

n = numărul de electroni implicaţi icircn procesul de electroliză (starea de oxidare a ionului)

An = echivalent chimic AnF = echivalent electrochimic

La electrozi ionii suferă reacţii electrochimice de reducere respectiv de oxidare care duc la anularea sarcinilor electrice Astfel aici se depun sau se degajă substanţe

Icircn cazul ionilor monovalenţi echivalentul gram este egal cu ionul gram sau cu atomul gram E = A iar cantitatea de 1 Farad este transportată de cei NA ioni din ionul gram fiecare dintre ei avacircnd sarcina e = 16 times 10 -19 C

Icircn cazul ionilor polivalenţi cantitatea de electricitate de 1F este transportată de NAn ioni din echivalentul gram fiecare ion avacircnd sarcina n times e

2 Enumeraţi proprietăţile razelor catodice obţinute la descărcările electrice icircn gaze rarefiate

- se propagă icircn linie dreaptă fapt dovedit prin umbra care apare la introducerea unui obiect icircn calea lor

q=eminus= 1 FN Avogadro

=96500

6 023sdot1023=1 602sdot10minus19C

- au energie cinetică (pun icircn mişcare o morişcă) - au sarcină electrică negativă pusă icircn evidenţă prin devierea lor icircn cacircmp magnetic şi

electric - natura razelor catodice nu se schimbă prin icircnlocuirea gazelor şi nici prin utilizarea

altor metale la catod - se deplasează cu viteze mari de ordinul a 15 times 108 ms

3 Razele X

Wilhelm Conrad Roumlntgen a fost un fizician german A studiat descărcările electrice icircn tuburi vidate si a descoperit icircn anul 1895 emisia unor radiaţii penetrante pe care le-a numit radiaţii X

Razele X sunt vibraţii electro-magnetice cu lungime de undă mai mică de 05ndash20 Aring

Dacă razele catodice lovesc un obstacol solid acesta emite radiaţii cu mare putere de pătrundere care au următoarele proprietăţi

impresionează plăcile fotografice acoperite produc fluorescenţa unor substanţe ionizează gazele nu sunt deviate de cacircmpurile electro-magnetice deci nu au sarcină electrică

4 Precizaţi componenţa radiaţiilor emise de substanţele radioactive

a) raze a - cu o viteză de 14 ndash 2 times 107 ms sarcina electrică este de două ori mai mare şi de semn contrar cu cea a electronului

b) raze b - (din electroni) de aceeaşi natură cu razele catodice au viteză foarte mare ndash 99 din viteza luminii sarcina lor electrică este egală cu sarcina electronului

c) raze g - radiaţii electromagnetice de aceeaşi natură cu lumina dar cu lungime de undă mult mai mică şi care pătrund mai profund icircn materie

5 Precizaţi cele trei concluzii rezultate din studiul elementelor radioactive

Radiaţia emisă de un element radioactiv este independentă de forma sub care se găseşte elementul (starea de oxidare)

Dezintegrarea radioactivă se produce de la sine şi nu poate fi icircntacircrziată sau accelerată prin metode fizico-chimice obişnuite

Din elementul radioactiv odată cu emiterea de radiaţii se obţine un nou element chimic

6 Descrieţi experimentul lui Rutherford de deviere a particulelor α

Un fascicul de particule a a fost icircndreptat asupra unei foiţe de aur sau aluminiu Trecerea particulelor prin foiţă a fost urmărită pe un ecran de sulfură de zinc (ZnS)

Cele mai multe dintre particulele a trec prin foiţă fără a fi deviate sau cu o deviere foarte mică ceea ce corespunde cu faptul că aceste particule nu icircntacirclnesc icircn calea lor alte particule sau acestea le abat foarte puţin de la traiectorie

Un număr foarte mic de particule (1104 pentru o foiţă cu grosimea de 05 mm) prezintă o deviere mare uneori mai mare de 900 ajungacircnd pacircnă la 1800

Devierile mici se datorează atracţiei particulelor a de către sarcinile mici ale electronilor din interiorul atomilor iar cele mari inclusiv icircntoarcerile la 1800 unor particule mari puţin numeroase cu sarcini pozitive mari concentrate icircntr-un volum mic cu masă mare pe care Rutherford le-a numit nuclee atomice

Numărul de sarcini elementare pozitive din nucleu este egal cu numărul electronilor din atomul neutru şi cu numărul de ordine Z al elementului din sistemul periodic

Faţă de dimensiunile atomului (r = 10 ndash10 m) nucleul atomic are raza r = 10 ndash14 m

7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ Thompson

El explica static aşezarea electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află

Modelul atomic al lui Thomson fiind total icircn acord cu teoria electromagnetică clasică a fost acceptat de contemporani dar pentru scurt timp Orice icircncercare de a corela pe acest model frecvenţele radiaţiilor electromagnetice emise de atomi cu cele experimentale au eşuat

Modelul static nu a explicat fenomenul de radioactivitate naturală dar a stat la baza primelor icircncercări de a explica sistemul periodic şi reacţiile chimice care decurg cu transfer de electroni (redox)

8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de Rutherford

Conform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomului

Sarcina electrică a nucleului este numeric egală şi de semn contrar cu suma sarcinilor tuturor electronilor din atom

Datom =10 ndash10 m Dnucleu = 10 ndash14 m Delectron = 10 ndash18 m

Conform legilor

electrodinamicii clasice

9 Enunţaţi cele două postulate ale lui Bohr

electron in mişcare accelerată

nucleu

I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic

II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn

10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici

a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s

b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2

c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d

d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567

Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub

11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice

Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie

Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume

Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n

n 1 2 3 4 5 6

l

0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5

s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h

n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11

Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p

12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor

Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală

Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline

s - sharp

p - principal

d - difuse

f - fundamental

apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc

13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni

Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)

Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)

14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element

Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic

Se notează de obicei cu eo sau Eo

Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)

Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus

15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor

Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei

Grupa I II III IV V VI VII VIII

Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -

Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8

Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4

16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)

- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni

- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar

- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline

- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei

- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari

- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol

17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2

Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de

electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form

area legăturii ionice presupune două etape

1 Formarea ionilor (NaCl)

2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)

18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură

I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic

II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn

10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici

a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s

b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2

c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d

d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567

Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub

11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice

Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie

Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume

Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n

n 1 2 3 4 5 6

l

0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5

s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h

n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11

Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p

12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor

Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală

Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline

s - sharp

p - principal

d - difuse

f - fundamental

apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc

13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni

Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)

Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)

14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element

Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic

Se notează de obicei cu eo sau Eo

Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)

Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus

15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor

Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei

Grupa I II III IV V VI VII VIII

Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -

Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8

Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4

16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)

- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni

- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar

- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline

- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei

- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari

- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol

17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2

Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de

electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form

area legăturii ionice presupune două etape

1 Formarea ionilor (NaCl)

2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)

18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură

n 1 2 3 4 5 6

l

0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5

s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h

n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11

Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p

12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor

Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală

Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline

s - sharp

p - principal

d - difuse

f - fundamental

apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc

13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni

Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)

Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)

14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element

Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic

Se notează de obicei cu eo sau Eo

Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)

Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus

15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor

Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei

Grupa I II III IV V VI VII VIII

Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -

Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8

Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4

16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)

- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni

- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar

- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline

- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei

- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari

- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol

17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2

Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de

electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form

area legăturii ionice presupune două etape

1 Formarea ionilor (NaCl)

2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)

18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură

Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)

14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element

Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic

Se notează de obicei cu eo sau Eo

Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)

Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus

15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor

Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei

Grupa I II III IV V VI VII VIII

Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -

Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8

Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4

16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)

- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni

- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar

- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline

- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei

- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari

- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol

17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2

Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de

electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form

area legăturii ionice presupune două etape

1 Formarea ionilor (NaCl)

2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)

18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură

- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei

- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari

- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol

17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2

Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de

electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form

area legăturii ionice presupune două etape

1 Formarea ionilor (NaCl)

2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)

18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN

GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat

20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură

Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger

Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a

doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)

Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ

Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula

21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente

Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)

icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals

au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate

substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)

substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi

unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)

22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi

Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi

De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu

NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)

Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid

H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)

23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor

Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente

Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi

Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni

Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv

Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)

Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă

La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale

Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent

24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare

Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative

Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d

Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă

25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie

Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare

Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv

mi = atimesei

unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc

Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)

26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)

Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele

Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere

27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive

La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă

Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului

28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen

Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor

Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată

frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14

Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen

Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic

Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni

Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă

Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară

29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni

Reacţii cu transfer de electroni (redox)

A reacţii de formare a1 - prin combinare

a2 - prin adiţie

B reacţii de descompunere b1 - electrochimică

b2 - termică

b3 - fotochimică

C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă

c2 ndash icircn fază omogenă

D reacţii de schimb

30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul

31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici

Formarea compuşilor ionici

Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat

Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc

Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2

Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]

2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]

32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi

Formarea compuşilor covalenţi

Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare

Din această categorie de reacţii fac parte

formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)

Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl

- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl

- propagare Cl + H2 rarr HCl + H

H + Cl2 rarr HCl + Cl

- blocare H + Cl rarr HCl

Cl + Cl rarr Cl2

H + H rarr H2

Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2

S0 - 4e- rarr S4+ 4 1

2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1

Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)

Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1

S4+ - 2e- rarr S6+ 1

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid

H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)

23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor

Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente

Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi

Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni

Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv

Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)

Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă

La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale

Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent

24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare

Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative

Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d

Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă

25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie

Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare

Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv

mi = atimesei

unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc

Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)

26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)

Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele

Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere

27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive

La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă

Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului

28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen

Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor

Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată

frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14

Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen

Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic

Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni

Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă

Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară

29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni

Reacţii cu transfer de electroni (redox)

A reacţii de formare a1 - prin combinare

a2 - prin adiţie

B reacţii de descompunere b1 - electrochimică

b2 - termică

b3 - fotochimică

C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă

c2 ndash icircn fază omogenă

D reacţii de schimb

30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul

31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici

Formarea compuşilor ionici

Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat

Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc

Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2

Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]

2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]

32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi

Formarea compuşilor covalenţi

Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare

Din această categorie de reacţii fac parte

formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)

Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl

- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl

- propagare Cl + H2 rarr HCl + H

H + Cl2 rarr HCl + Cl

- blocare H + Cl rarr HCl

Cl + Cl rarr Cl2

H + H rarr H2

Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2

S0 - 4e- rarr S4+ 4 1

2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1

Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)

Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1

S4+ - 2e- rarr S6+ 1

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare

Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv

mi = atimesei

unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc

Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)

26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)

Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele

Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere

27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive

La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă

Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului

28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen

Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor

Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată

frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14

Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen

Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic

Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni

Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă

Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară

29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni

Reacţii cu transfer de electroni (redox)

A reacţii de formare a1 - prin combinare

a2 - prin adiţie

B reacţii de descompunere b1 - electrochimică

b2 - termică

b3 - fotochimică

C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă

c2 ndash icircn fază omogenă

D reacţii de schimb

30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul

31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici

Formarea compuşilor ionici

Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat

Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc

Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2

Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]

2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]

32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi

Formarea compuşilor covalenţi

Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare

Din această categorie de reacţii fac parte

formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)

Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl

- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl

- propagare Cl + H2 rarr HCl + H

H + Cl2 rarr HCl + Cl

- blocare H + Cl rarr HCl

Cl + Cl rarr Cl2

H + H rarr H2

Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2

S0 - 4e- rarr S4+ 4 1

2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1

Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)

Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1

S4+ - 2e- rarr S6+ 1

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen

Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic

Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni

Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă

Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară

29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni

Reacţii cu transfer de electroni (redox)

A reacţii de formare a1 - prin combinare

a2 - prin adiţie

B reacţii de descompunere b1 - electrochimică

b2 - termică

b3 - fotochimică

C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă

c2 ndash icircn fază omogenă

D reacţii de schimb

30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul

31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici

Formarea compuşilor ionici

Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat

Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc

Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2

Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]

2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]

32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi

Formarea compuşilor covalenţi

Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare

Din această categorie de reacţii fac parte

formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)

Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl

- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl

- propagare Cl + H2 rarr HCl + H

H + Cl2 rarr HCl + Cl

- blocare H + Cl rarr HCl

Cl + Cl rarr Cl2

H + H rarr H2

Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2

S0 - 4e- rarr S4+ 4 1

2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1

Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)

Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1

S4+ - 2e- rarr S6+ 1

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc

Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2

Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]

2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]

32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi

Formarea compuşilor covalenţi

Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare

Din această categorie de reacţii fac parte

formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)

Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl

- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl

- propagare Cl + H2 rarr HCl + H

H + Cl2 rarr HCl + Cl

- blocare H + Cl rarr HCl

Cl + Cl rarr Cl2

H + H rarr H2

Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2

S0 - 4e- rarr S4+ 4 1

2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1

Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)

Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1

S4+ - 2e- rarr S6+ 1

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe

Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule

Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)

Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)

Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic

2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1

6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1

34 Reacţii redox de descompunere termică

Descompunerea termică

Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2

2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2

Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu

4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl

Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3

Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1

Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular

KClO4 rarr KCl + 2 O2

Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1

O2- - 2e - rarr O0 4

Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen

4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2

35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică

Descompunerea electrochimică

La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt

orientarea ionilor către electrozi

transformarea ionilor icircn atomi sau molecule

Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl

Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule

C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na

A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2

2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2

Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică

Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic

Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl

Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr

La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice

La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul

C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2

A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2

36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia

Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod

Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT

nsdotFln

[ox ][red ]

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă

La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia

37 Reacţii redox de descompunere fotochimică

Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice

Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi

Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)

Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic

Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică

2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2

Ag+ + 1e- rarr Ag0 2

2 Br- - 2e- rarr Br2

38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă

a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal

2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2

2 Me - 2e- rarr 2 Me+

2 H+ + 2e- rarr H2

Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2

Me - 2e- rarr Me2+

2 H+ + 2e- rarr H2

b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor

2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2

Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2

Ε=Ε0+ 0 058n

log[ox ][red ]

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice

c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora

Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag

39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă

Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic

Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe

HgS + Fe rarr FeS + Hg

40 Reacţii redox de schimb

Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni

2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4

41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox

Domenii de utilizare a reacţiilor redox

obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă

42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii

Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni

Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc

- cationici H3O+ NH4+ etc

- anionici HSO4minus H2PO4

minus HPO42minus etc

Baze - neutre H2O NH3

- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

- polianionice SO42minus HPO4

2minus PO43minus etc

43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului

Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic

44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor

Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic

Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)

Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton

Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime

45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia

Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0

46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

HA + H2O H3O+ + A-

constanta de echilibru va avea expresia

unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru

Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate

Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare

Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab

CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-

47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid

48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie

Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe

Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile

Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este

NH3 + H2O NH4+ + OH-

aa

aaa

timestimestimes

11

2C

C

CCKa

= (1 - )C =

C= C

legea diluţiei a lui Ostwald

Ke=C

H3O+sdotCAminus

CHA iquestCH2O

CH 3O+sdotC Aminus

CHA

Ka=

CH 3O+sdotC

CH3COOminus

CCH3COOHKa=

CCH 3COOminusC

H 3O+CCH3COOH

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este

unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat

Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă

49 Produsul ionic al apei

Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel

H2O + H2O H3O+ + OH-

Constanta de echilibru a apei va fi sau

a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru

Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w

Sau

Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei

Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei

La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl

50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii

Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)

14103

times OHOHCC OHOH

CC3

1422 103

wOHOHKCC

714 10103

OHC 714

OH1010C

iar icircn apa pură

Kb=CNH

4+sdotC

OHminus

CNH 3

K e=a

H3O+sdotaOHminus

aH2O2

K e=C

H3O+sdotCOHminus

CH2O2

Kw=aH3O+sdota

OHminusKw=CH3 O+sdotC

OHminus

pH=minuslgCH3O+=lg

1C

H3

O+

pH=minuslg aH3O+

pOH=minuslg CHOminus

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie

pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH

51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici

Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa

Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O

(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O

Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB

-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor

Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea

Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj

52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare

Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon

Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)

pOH=minuslg aHOminus

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Soluţia tampon Domeniu de pH

Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57

Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63

Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80

Acid boric ndash borax 68 ndash 92

Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110

Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka

sau icircn formă logaritmică

pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476

53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau

A- + H2O HA + OH-

Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)

CH 3O+=Kaiquest

Cacid

C sare

pH=pKaminuslgCacid

C sare

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz

Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+

Me+ + 2H2O MeOH + H3O

(NH4+NO3

-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-

55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz

Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare

Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare

MeIR + H2O MeOH + HR

(sare) (bază) (acid)

MeI = ion metalic monovalent R = radical acid

Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare

Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel

Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA

Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol

Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc

Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză

(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3

-

Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+

Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare

[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+

La fel se comportă şi ionii

[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+

Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase

57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi

Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare

Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia

Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare

58 Apa ndash dizolvant universal

Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă

icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)

icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3

59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile

Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ

60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente

Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )

Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3

-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2

Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2

şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa

IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4

2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+

Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi

amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar

Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili

Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii

metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii

de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert

Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-

pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa

61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare

Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic

Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar

Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente

62 Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea substanţelor gazoase

Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry

xa = A middot pa

unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry

O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid

Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine

63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare

Combinaţii ternare

Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal

Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare

NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4

baze oxiacizi

Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu

SiO44-

(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4

2- (sulfat) ClO4- (perclorat)

Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri

64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Combinaţii complexe sau coordinative

Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente

BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu

AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu

Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul

BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3

AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-

CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-

65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii

Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele

Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este

M2+O2- M2+O2- M2

3+O32- M4+O2

2- M25+O5

2- M6+O32- M2

7+O72-

structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente

Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet

(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă

Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri

CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-

N2O5 + H2O laquo 2 HNO3

SO3 + H2O laquo H2SO4

66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii

Hidroxizii elementelor din grupele principale

Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică

Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

H2O + B laquo HO- + BH+

H2O + NH3 laquo HO- + NH4+

Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă

Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element

După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi

Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa

Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac

Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa

67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile

Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază

Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu

H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3

2-

(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)

H2S rarr HS- rarr S2-

(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)

H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4

2-

(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)

H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4

2- rarr PO43-

(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)

68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Element Simbol Număr atomic

Icircnvelişul de electroni

Număr de oxidare

Litiu Li 3 [He] 2s1 +1

Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1

Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1

Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1

Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1

Stare naturală

Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2

Na ndash halit (NaCl tehnic)

- salpetru de Chile (NaNO3 natural)

K ndash silvină (KCl natural)

- silvinită (KCl + NaCl)

- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)

Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a

Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor

Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării

Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol

Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră

69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente

Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Reacţii chimice Observaţii

2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

4 Li + O2 reg 2 Li2O

2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri

2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)

2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2

M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă

M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi

Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină

Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine

Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive

Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor

Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice

70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2

Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2

Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2

Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2

Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2

Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2

Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Stare naturală

Be beril Be3Al2(SiO3) 6

fenacit (Be2SiO4)

Mg magnezit (MgCO3)

dolomit (MgCO3 times CaCO3)

carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)

Ca calcar marmură cretă (CaCO3)

gips (CaSO4 times 2 H2O)

anhidrit (CaSO4)

fluorină (CaF2)

Sr celestină (SrSO4)

stronţianit (SrCO3)

Ba baritină (BaSO4)

Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)

Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase

Proprietăţi fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu

Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică

Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic

71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă

Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)

Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure

Reacţii chimice Observaţii

M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)

M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2

M + S reg MS sulfuri

3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate

6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate

M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari

M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba

M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi

Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate

Importanţă

Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X

Magneziul ndash aliaje

- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)

- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)

Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D

- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular

- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime

72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroni

Stare de oxidare

Bor B 5 [He] 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3

Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3

Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă

Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2

(acid metaboric)

Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune

73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor

Element SimbolNumăr atomic

Icircnvelişul de electroniStare de oxidare

Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4

Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4

Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4

Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4

Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4

Reacţii chimice Observaţii

2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O

2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S

2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+

2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Reacţii chimice Observaţii

M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni

Pb formează PbX2

M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari

Pb formează PbO sau Pb3O4

C + O2 regCO2

CO2 + H2O laquo H2CO3

M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)

74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice

Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)

Carbonul hibridizează la fel şi siliciul

Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)

Elementele din această grupă prezintă forme alotropice

Stare naturală

C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric

- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică

75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi

Stare naturală

N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)

- salpetru de Chile (NaNO3)

- salpetru de India (KNO3)

- icircn proteine

P (forme alotrope P alb şi P roşu)

- icircn acizi nucleici proteine

- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-

- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]

- magnetită struvită

- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită

As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale

- realgar (As4S4)

- auripigmentin (As2S3)

- smaltină (CoAs2)

Reacţii ale azotului

Reacţii chimice Observaţii

N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active

N2 + 3 Mg reg Mg3N2

N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C

N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă

76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot

Reacţii ale compuşilor cu azot

Reacţii chimice Observaţii

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid

NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu

NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2

NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie

2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 laquo 2 NO2

NO + NO2 reg N2O3

2 NO2 laquo N2O4

2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O reg 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice

Reacţii chimice Observaţii

Reacţii ale fosforului P4

P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C

P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă

P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2

P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2

Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)

Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari

n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O

n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor

Reacţii ale compuşilor cu fosfor

P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen

PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor

PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie

H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4

2- PO4

3- Se formează fosfaţi

2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic

H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic

n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar

2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar

79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi

Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po

Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)

Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)

Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble

Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi

Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul

Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie

80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen

Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă

Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare

Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor

Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)

O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură

Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată

Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele

- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice

- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile

- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete

Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor

Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu

Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)

La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia

Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate

81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice

Sulful

Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)

pirita (FeS2) blenda (ZnS)

calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)

gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)

Proprietăţi fizice

Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)

Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi

82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf

Reacţii chimice Observaţii

Reacţiile sulfului elementar

M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ

H2 + S laquo H2S

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

E + S reg ES2 E ndash C Si Ge

E + S reg ES E ndash Sn Pb

S + O2 reg SO2

S + 3 F2 reg SF6

Reacţii ale compuşilor cu sulf

S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic

H2S + O2 reg S + H2O

2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O

2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică

SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros

SO3 + H2O reg H2SO4

83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros

Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice

S + O2 reg SO2

4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2

Proprietăţi fizice şi chimice

SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice

Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător

SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2

Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant

SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O

SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO

Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros

SO2 + H2O laquo H2SO3

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia

Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari

Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+

la Mn2+

MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O

Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric

Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+

Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3

-)

Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari

NaOH + SO2 reg NaHSO3

Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2

Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari

NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O

Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf

84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric

Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer

2 SO2 + O2 reg 2 SO3

Proprietăţi fizice şi chimice

La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică

Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric

SO3 + H2O reg H2SO4

Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici

SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H

Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum

Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)

Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare

H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4

2-

Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat

Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se

2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4

2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă

85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui

Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)

Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor

Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură

Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab

Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc

86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor

Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s

Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare

Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici

Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină

Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron

Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente

Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea

F gt Cl gt Br gt I

Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul

Hidracizi halogenaţi

Toţi halogenii reacţionează cu apa

X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)

Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă

H2 + Cl2 laquo 2 HCl

H2 + F2 laquo 2 HF

H2 + Br2 laquo 2 HBr

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

H2 + l2 laquo 2 Hl

Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen

Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi

Halogenuri

Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora

Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente

Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică

Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric

Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi

SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-

SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-

PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-

87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă

Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1

Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron

Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular

Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale

Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice

Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri

Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu

Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare

Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -

Izotopii hidrogenului

Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3

1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu

H2 + D2 reg 2 HD

Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D

Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente

Importanţa hidrogenului

serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză

icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)

este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale

intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice

ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale

88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă

Proprietăţi fizice

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)

Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului

Proprietăţi chimice şi utilizări

Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri

Xe + F2 reg XeF2

Xe + 2 F2 reg XeF4

Xe + 3 F2 reg XeF6

Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid

Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab

Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie

89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale

Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic

S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice

Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte

Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale

Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate

Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi

Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3

Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe

Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt

Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare

Cr +2 +3 +6 Co +2 +3

Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4

Fe +2 +3 Hg +1 +2

Cu +1 +2 Zn +2 +4

90 Elemente tranziţionale ndash utilizări

Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune

Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului

Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică

Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor

Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii

Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-

b) NH3 e) HCl h) H3O+

c) HNO2 f) HS- i) OH-

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic

f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa

j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard

Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt

a) +1 +3 +5+6 +7

b) -7 -1 +1 +3 +5

c) -3 -1 +1 +5 +7

d) -1 +1 +3 +5 +7

Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de

a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie

c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate

Numărul atomic de masă A reprezintă

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

a) masa protonilor din nucleu

b) masa totală a particulelor din nucleu

c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Legătura de hidrogen reprezintă

a) o atracţie electrostatică icircntre ioni

b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen

c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice

Molaritatea (M m) reprezintă

a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie

b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Covalenţa se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Normalitatea (N n ) reprezintă

a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie

b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent

c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi categoriile de combinaţii binare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Selectaţi categoriile de combinaţii ternare

a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi

d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Soluţiile sunt amestecuri

a) omogene

b) eterogene

c) icircn care componentele nu interacţionează

Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este

a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv

b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor

c) independent de sarcina ionilor

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HNO3 d) CO32- g) SO42-

b) NH4+ e) HBr h) H2O

c) SO32- f) Cl- i) OH-

Numărul atomic Z reprezintă

a) numărul protonilor din nucleu

b) numărul electronilor din icircnveliş

c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)

Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă

a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie

c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie

e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie

g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie

Titrul (T) reprezintă

a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant

b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie

c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic

a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic

e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic

h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa

k) potenţialul redox standard

Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi

a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-

b) NH3 e) HCl h) H2PO4-

c) HSO3- f) H2S i) H2O

Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi

a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi

e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi

Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare

a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O

e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4

Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare

a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2

e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2

Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi

a) +1 +2 +3 +4 +5+6

b) -3 -2 -1 +1 +3 +5

c) -3 +1 +2 +3 +4 +5

d) -1 +1 +2 +3 +4 +5

Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic

a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit

h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot

Care dintre următoarele elemente sunt metale

a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor

h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor

Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni

a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-

Forţele electrocinetice London reprezintă

a) atracţii electrostatice icircntre ioni

b) legături intermoleculare nespecifice

c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice

Legătura ionică se realizează icircntre atomi

a) identici

b) cu caracterul electrochimic asemănător

c) cu caracter electrochimic foarte diferit