legatura chimica

54
Cursul 1. LEGATURA CHIMICA Scurt istoric , Conceptiile despre legatura chimica au evoluat odata cu dezvoltarea chimiei ca stiinta.In sec. XVIII filozofii au folosit notiunea de aviditate in locul celei de afinitate. Laplace a admis ca afinitatea atomilor este o atractie reciproca de aceeasi natura cu fortele de gravitatie. In1812, Berzelius a creat teoria legaturii ionice; el este creatorul teoriei dualiste care a explicat formarea combinatiilor heteropolare, dar nu a putut explica formarea combinatiilor de acelasi fel. Teoria lui Berzelius a decazut dupa 1830, cand chimia organica ( in care teoria dualista nu se aplica ) a inceput sa se dezvolte. In1840, Dumas elaboreaza teoria unitara, dupa care moleculele formeaza o unitate in care atomii isi pierd personalitatea. O prima incercare de a explica natura legaturii chimice apartine lui Berthollet, dupa care atomii se atrag reciproc cu forte proportionale cu masa lor atomica , Un pas inainte il face Butlerov , care a introdus notiunea de structura chimica (1861), care a fost perfectionata de J.H. van’ Hoff si Le Bell ( 1874 ).

Upload: maria-luizaghidrasan

Post on 27-Jun-2015

3.417 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: legatura chimica

Cursul 1 LEGATURA CHIMICA

Scurt istoric

Conceptiile despre legatura chimica au evoluat odata cu dezvoltarea

chimiei ca stiintaIn sec XVIII filozofii au folosit notiunea de aviditate in locul

celei de afinitate Laplace a admis ca afinitatea atomilor este o atractie reciproca

de aceeasi natura cu fortele de gravitatie In1812 Berzelius a creat teoria

legaturii ionice el este creatorul teoriei dualiste care a explicat formarea

combinatiilor heteropolare dar nu a putut explica formarea combinatiilor de

acelasi fel Teoria lui Berzelius a decazut dupa 1830 cand chimia organica ( in

care teoria dualista nu se aplica ) a inceput sa se dezvolte

In1840 Dumas elaboreaza teoria unitara dupa care moleculele formeaza o

unitate in care atomii isi pierd personalitatea O prima incercare de a explica

natura legaturii chimice apartine lui Berthollet dupa care atomii se atrag reciproc

cu forte proportionale cu masa lor atomica Un pas inainte il face Butlerov care

a introdus notiunea de structura chimica (1861) care a fost

perfectionata de JH vanrsquo Hoff si Le Bell ( 1874 )

Descoperirile din fizica cu privire la structura atomului au modificat si

dezvoltat conceptiile despre legatura chimica noua etapa se numeste teoria

electronica a legaturii chimice

Studiile privind invelisul de electroni au aratat ca legaturile chimice sunt

determinate exclusiv de straturile exterioare ale atomilor astazi se disting

urmatoarele tipuri de legaturi chimice legatura ionica ( heteropolara ) legatura

covalenta ( homeopolara )legatura metalicalegatura de hidrogensi legatura prin

forte van der Waals

Legatura ionica

Legatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se

manifesta atracti de tip coulombian

F= e1e2 εd2

In relatia de mai sus e1e2- sarcini absolute ale ionilor ε ndashconstanta dielectrica

a mediuluiiar d-distanta dintre ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m

Kossel si Lewis au considerat ca elementele reactioneaza intre ele pentru ca

atomii sa realizeze configuratia stabila de gaz inert Formarea unei combinatii

ionice are lic prin transfer de electroni de exemplu [ F]+ NararrF -+ Na+

Electrovalenta este data de numarul de electroni schimbatiCu cat elementele

sunt mai departe de gazele rare cu atat tendinta de formare a combinatiilor

ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie

sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+

Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt

necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele

retele cristaline Be2C

Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele

principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca

numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale

pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De

asemeneain hidruri H are configuratie de dublet

Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de

ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru

electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element

Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui

electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )

Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la

atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui

electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt

element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din

elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de

solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu

ciclul Haber ndash Born

NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)

Na (s) Na (g) + Cl (g)

Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi

indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces

exoterm)

Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma

legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la

valoarea diferentei unui element (Li)

X ndash A XLi - ALi electroneg relative

Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin

transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid

orientata in spatiu

Q

+ S

+ I

- Er

- A

Legatura covalenta

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (

Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o

configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi

in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat

de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta

este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni

Cl P Cl H BmdashB H

Cl Cl H H

Pentaclorura de fosfor Diboranul

In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip

O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni

Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a

legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul

primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu

spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand

nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 2: legatura chimica

Descoperirile din fizica cu privire la structura atomului au modificat si

dezvoltat conceptiile despre legatura chimica noua etapa se numeste teoria

electronica a legaturii chimice

Studiile privind invelisul de electroni au aratat ca legaturile chimice sunt

determinate exclusiv de straturile exterioare ale atomilor astazi se disting

urmatoarele tipuri de legaturi chimice legatura ionica ( heteropolara ) legatura

covalenta ( homeopolara )legatura metalicalegatura de hidrogensi legatura prin

forte van der Waals

Legatura ionica

Legatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se

manifesta atracti de tip coulombian

F= e1e2 εd2

In relatia de mai sus e1e2- sarcini absolute ale ionilor ε ndashconstanta dielectrica

a mediuluiiar d-distanta dintre ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m

Kossel si Lewis au considerat ca elementele reactioneaza intre ele pentru ca

atomii sa realizeze configuratia stabila de gaz inert Formarea unei combinatii

ionice are lic prin transfer de electroni de exemplu [ F]+ NararrF -+ Na+

Electrovalenta este data de numarul de electroni schimbatiCu cat elementele

sunt mai departe de gazele rare cu atat tendinta de formare a combinatiilor

ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie

sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+

Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt

necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele

retele cristaline Be2C

Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele

principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca

numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale

pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De

asemeneain hidruri H are configuratie de dublet

Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de

ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru

electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element

Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui

electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )

Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la

atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui

electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt

element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din

elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de

solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu

ciclul Haber ndash Born

NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)

Na (s) Na (g) + Cl (g)

Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi

indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces

exoterm)

Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma

legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la

valoarea diferentei unui element (Li)

X ndash A XLi - ALi electroneg relative

Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin

transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid

orientata in spatiu

Q

+ S

+ I

- Er

- A

Legatura covalenta

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (

Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o

configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi

in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat

de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta

este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni

Cl P Cl H BmdashB H

Cl Cl H H

Pentaclorura de fosfor Diboranul

In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip

O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni

Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a

legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul

primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu

spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand

nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 3: legatura chimica

ionice este mai mica de ex electrovalenta +3 este rar intalnita ( Al3+ - in solutie

sau cristale este hexahidratat [Al(OH)6]3+

Electrovalenta +4 este exceptionalaelectrovalenta -3-4 sunt

necunoscutela ionii simpli se intalnesc numai in ionii complecsi si in unele

retele cristaline Be2C

Teoria octetului este limitata de faptul ca numai elementele din grupele

principale pot forma ioni cu configuratie de octet ( s2p6 ) ceea c ear sugera ca

numai acestea pot forma legaturi ionice In realitate si elementele tranzitionale

pot forma legaturi ionice ioniilor au substratul d in curs de completare De

asemeneain hidruri H are configuratie de dublet

Caracterul chimic al unui element este determinat energetic energia de

ionizare (I) da indicatii asupra caracterului electropozitiv iar afinitatea pentru

electroni ( A) da indicatii despre caracterul electronegativ al unui element

Energia de ionizare este energia minima necesara pentru smulgerea unui

electron din stratul de valenta ( formarea ionilor pozitivi = process endoterm )

Afinitatea pentru electroni este energia primita la alipirea unui electron la

atomul neutru (formarea ionilor negative= proces exoterm)Alipirea unui

electron la un atom nu elibereaza suficienta energie pentru a ioniza nici un alt

element cu toate acestea combinatiile ionice se formeaza spontan din

elementedeoarece intervin alti factori energetici ( energia de retea energia de

solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu

ciclul Haber ndash Born

NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)

Na (s) Na (g) + Cl (g)

Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi

indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces

exoterm)

Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma

legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la

valoarea diferentei unui element (Li)

X ndash A XLi - ALi electroneg relative

Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin

transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid

orientata in spatiu

Q

+ S

+ I

- Er

- A

Legatura covalenta

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (

Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o

configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi

in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat

de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta

este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni

Cl P Cl H BmdashB H

Cl Cl H H

Pentaclorura de fosfor Diboranul

In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip

O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni

Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a

legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul

primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu

spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand

nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 4: legatura chimica

solvatare ) Caracterul spontan al formarii compusilor ionici poate fi explicat cu

ciclul Haber ndash Born

NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g)

Na (s) Na (g) + Cl (g)

Conform legii lui Hess (caldura de formare a unei substante e aceeasi

indiferent prin cate reactii se formeaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (proces

exoterm)

Electronegativitatea masoara cantitativ tendinta unui element de forma

legatura ionica I ndash A este masura acesteia Pauling a raportat diferenta I ndash A la

valoarea diferentei unui element (Li)

X ndash A XLi - ALi electroneg relative

Concluzii legatura se formeaza intre elemente cu χ foarte diferit prin

transfer de electroni si atractii electrostatice Legatura ionica este nerigid

orientata in spatiu

Q

+ S

+ I

- Er

- A

Legatura covalenta

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (

Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o

configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi

in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat

de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta

este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni

Cl P Cl H BmdashB H

Cl Cl H H

Pentaclorura de fosfor Diboranul

In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip

O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni

Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a

legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul

primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu

spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand

nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 5: legatura chimica

Legatura covalenta

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni (

Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fiecare atom realizeaza o

configuratie de octet ( gaz rar ) Se numeste covalenta numarul electronilor pusi

in comun pentru a realiza configuratia gazului rar numarul covalentelor este dat

de numarul electronilor impari din stratul de valenta Un tip special de covalenta

este covalenta de 1 electron si covalenta de 3 electroni

Cl P Cl H BmdashB H

Cl Cl H H

Pentaclorura de fosfor Diboranul

In superoxizii metalelor alcaline ( MO2) si H2+ ( molecula ionica de heliu ) Nhellip

O KO2 (contine ionul O2- sau Ohellip O) sunt covalente de 3 electroni

Exista 2 teorii referitoare la covalenta metoda perechilor de electroni sau a

legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleculari (MOM) In cadrul

primei teorii se presupune ca legatura se stabileste prin perechi de electroni cu

spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se acopera reciproc dand

nastere la un orbital molecular ( cu 2 electroni antiparaleli ) MLV explica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 6: legatura chimica

saturarea atomilorapreciaza taria legaturii si explica orientarea valentelor in

spatiu

Legatura covalenta realizata prin acoperirea orbitalilor atomici coaxiali se

numeste covalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor situati pe axe

paralele se numeste legatura π electronii π pot forma legatura dubla sau pot fi

delocalizati pe unul din atomi alcatuind perechea de electroni neparticipanti

Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici puri transformarea lor in

orbitali cu aceeasi distributie spatiala si aceeasi energie Sunt 3 tipuri

dehibridizare a orbitalilor s si p sp3 sp2sp

Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi sp3 au

H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi sp2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in plan la

unghiuri de 120ordm Orbitalul p ramas prin suprapunere cu orbitalul p al celuilalt

atom de C formeaza legatura π

In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati sp2

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 7: legatura chimica

Orbitali hibrizi sp exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali sp sunt situati la

unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali p ai fiecarui atom de C rectangulari pot

forma 2 plane (legaturi)π

Exista si hibridizari cu participarea orbitalilor d intalnite la compusii

elementelor tranzitionale si compusii halogenati ai unor elemente in stare de

oxidare ridicata ( PCl5 SF6 )

astfel P are hibridizare sp3d iar S are hibridizare sp3d2

Legatura covalenta polara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate

apropiata polaritatea ei se datoreste faptului ca perechea de electroni comuni

este atrasa de atomul cu afinitate mai mare pentru electroni ex HrarrCl

Separarea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in apa sau alti solventi

polari datorita interactiunii cu moleculele de solvent

Legatura covalenta polara este cazul general de legatura chimica Compusii

covalenti sunt in general gaze sau lichide la temperatura camerei dar pot apare si

in stare solida formand retele atomice de tip diamant grafit sau moleculare ca

in cristalul de I2 ( insolubile in apa )

Legatura covalenta este rigid orientata in spatiu ( vezi structurile prezentate mai

sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 8: legatura chimica

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz particular al legaturii covalente electronii pusi

in comun provin numai de la unul din atomii participanti la legatura ( donor )

atomul care-l recunoaste se numeste acceptor Acceptorul capata sarcina formala

negativa iar donorul capata sarcina formala pozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3

sau BF3(-)mdashNH3

(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar acceptorul este acid Lewis

Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al

unui element puternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen poate fi

intermoleculara de exemplu

H-FhellipH-F H H si intramoleculara de exemplu in nitrofenol O--H O--H O pereche de electroni neparticipanti ai atomului de fluor tind sa ocupe

orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( R-

COOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de

legatura covalenta H-F care este aproximativ 620kj mol Legatura de hidrogen

influenteaza proprietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare punctele

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 9: legatura chimica

de topire punctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari

Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica

Datorita legaturii de H H3BO3 are proprietatea de a cliva ( a se desface in foite

) Legatura de H se desface cu cresterea temperaturii de ex in apa la 40ordm C se

desfac frac12 din puntile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der Waals

Atractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele explica existenta

starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista

3 tipuri de forte van der Waals de orientare ( dipol- dipol ) de inductie care se

manifesta intre o molecula polara si una nepolara de dispersie care se manifesta

intre molecule nepolare Cele 3 tipuri de forte van dre Waals actioneaza

simultan dar in proportie diferita se pot manifesta intre molecule in parallel cu

legatura de H De ex in apa inductie- 41 orientare769 dispersie19 iar

la amoniac inductie 54orientare 446 dispersie 50

Legatura metalica

Metalele au structura policristalina sunt formate din microcristale orientate pe

directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o

legatura de tip special care determina proprietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 10: legatura chimica

se manifesta numai in stare solida cu exceptia Hg singurul metal lichid Aceste

propriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si

fotoelectrica

Exista 2 teorii privind legatura metalica

a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti

electronii sau cea mai mare parte din electroni se comporta ca un gaz de

electroni care se misca liber prin reteaua metalica Aceasta teorie explica

conductibilitatea metalelor dar nuexplica de ce aceasta scade cand creste

temperatura De asemenea nu poate explica de ce caldura atomica a

metalelor este 64 cand ar trebui sa fie mai mare nu arata de ce unele

metale sunt foarte bune conducatoare de electricitate altele mai putin

bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn)

b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi

Sommerfeld Bloch Brillouin ) plecand de la un alt tip de repartitie a

energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria prevede ca intr-

un cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti pe nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contopesc in zone largi

de energie separate de zone interzise numite benzi de energie

Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se

propaga sub forma de unde prin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 11: legatura chimica

existenta acestora explica unele proprietati ale metalelor printre care

conductibilitatea electrica proprietatea de a fi trase in foi si sarme

Legatura metalica este cu atat mai puternica cu cat numarul electronilor

care formeaza banda de energie este mai mare deexemplu la Fe banda de

energie cuprinde nivelele 4s si 3d Conform principiului lui Paulibenzile

de energie se ocupa de la prima la ultimaiar banda de valenta poate fi

partial sau total ocupata Izolatorii au banda de valenta total ocupata ( ΔE

fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de

valenta este ocupata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica

Prin aplicarea unei diferente de potential egala cu ΔE sau prin

ridicarea temperaturiielectronii din banda de valenta prin decuplare pot trece in

banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELOR

Legatura covalenta nepolara reprezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta nepolara si legatura ionica sunt cazuri particulare de

legatura chimicaMolecula polara ( dipolul ) are 2 centre de sarcina electrica

centrul ( polul ) pozitiv si centrul ( polul ) negativ cu cat distanta dintre ele este

mai mare molecula este mai polaraPolaritatea moleculei depinde si dediferenta

de electronegativitate dintre atomii legati respectiv marimea absoluta asarcinilor

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 12: legatura chimica

polilor marimea care include cei 2 factori se numeste dipolmomentμ μ=ed [ μ

]=1D D-Debye

1Dasymp10-29 Cm Caracterizarea legaturii covalente nu este suficienta daca se

cunoaste numai unul din cei 2 factori De exemplu daca comparam legaturile C-

N si C-I dupa electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N

este mai polara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=251-

25=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului

atomic mare al atomului de I Moleculele polare se numesc dipoli In cazul

moleculelor nepolare centrul de sarcina negativa se suprapune cu centrul de

sarcina pozitiva (μ=0)

La compusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare

exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( puternic polari μgt5D) la

moleculele polare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se poate prevedea structura

moleculei astfel moleculele A2 sunt nepolare A-B sunt polare si liniare AB2 pot

fi de forma B-A-B polare exO=C=O nepolarasau apa

H-O H polara S| -H polara AB3 pot avea structura plana sau spatiala

S N

ABC este polara AB4 poate fi plan- patratica sau tetraedrica

Pt

PtCl42- nepolara CH4 polara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 13: legatura chimica

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui camp electric moleculele pot suferi

modificari cunoscute sub numele de polarizare ( polarizatie ) Polarizarea poate

fi electronica ( deplasarea electronilor in raport cu nucleul ) Pe atomica (

deplasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor

polare depinde de temperatura ) PO

P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica reprezinta polarizatia de

deformare aceasta nu depinde de temperatura ci de polarizabilitate

(capacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui camp electric o

molecula nepolara devine temporar polara ( dipol indus temporar ) cu un

anumit μ acesta dispare la disparitia campului electric Polarizatia moleculei

polare este rezultatul a 2 efecte orientare si

deformare in camp electric

Polarizatia unui mol de substanta se numeste polarizatie molara ea masoara

volumul propriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat

volumul propriu al moleculelor cat si spatiile intermoleculare Polarizatia

reciproca a ioniloreste caracteristica compusilor ionici atat cationul cat si

anionul au actiune polarizanta Deoarece cationul are actiune polarizanta foarte

mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de

actiunea polarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea

polarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 14: legatura chimica

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii polarizante a ionului de Li

compusii lui sunt mai greu solubili si mai putin stabili din pdv termic decat cei

de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la

raza apropiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni pe ultimul

strat are actiune polarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+

Ca urmare a acestui lucru solubilitatea compusilor Cu+ si stabilitatea termica

scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor complexe Deformabilitatea

anionilor depinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade pe

masura ce scade sarcina negativa

de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea polarizarii reciproce a ionilor

determina scaderea temperaturilor de topire Cresterea actiunii polarizante

duce la aparitia culorii cationii cu actiune polarizanta mare dau oxizi sulfuri

ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aparitia culorii de ex in seria

AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashpai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai

deformabil

Proprietati magnetice Diamagnetismul este o proprietate generala a materiei

si este determinata de cuplarea spinului electronic substantele diamagnetice

primesc in camp magnetic un camp indus care dispare odata cu campul

magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 15: legatura chimica

Paramagnetismul este determinat de electronii necuplati din structura materiei

aceste substante au un moment magnetic temporar Paramagnetismul exista in

moleculele cu numar impar de electroni ( NONO2O2 unii compusi ai

elementelor tranzitionale )

Feromagnetism prezinta substantele care au moment magnetic permanentin

absenta campului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul

dispare brusc cand acestea se incalzesc peste o anunita temperature numita

temperatura Curie de ex la Fe temperatura Curie este 769deg C (electronii cu

spinii paraleli revin la starea de orientare intamplatoare ( la paramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITI

Electrolit- compus care conduce curentul electric prin ioni in stare solida

topitura solutieElectrolit solid exista in unele pile electricede exempluinpila de

combustie H2-O2 (ZrO2 ) si in acumulatorul Na2S ( β-alumina )

Electrolit in topitura exista in celule de galvanizare din topitura electrolit in

solutie este substanta care trece in ioni liberi prin dizolvare ( disociatie

electrolitica )

Disociatia electrolitica are loc in apa sau alt solvent polar Ionii pozitivi se

numesc cationi iar cei negativi se numesc anioni Solutiile de electrolit sunt

neutre electric ( contin un numar egal de sarcini positive si negative)

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 16: legatura chimica

Solutiile apoase de acizi baze saruri sunt electroliti Apa este un solvent

puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii

parasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de apa

asupra suprafetei cristalului Na+Cl-rarrNa+ + Cl- La substantele formate din

molecule ( acizi anorganici si organici baze organice )ionii se formeaza numai

in momentul dizolvarii de ex HCl+ H2O rarrH3O+ + Cl- Ionii existenti in solutia

de electrolit sunt inconjurati de molecule de solvent- solvatare( dizolvarea are

loc numai daca fortele din retea sunt compensate de forte de solvatare

echivalente de ex apa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul

este apa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii pozitivi sunt mai hidratati decat ionii

negativi

In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α acesta

reprezinta raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul de molecule

dizolvate α=nrsquon 0le α le1 α=0- substanta nedisociata α=1- substanta total

disociata Gradul de disociere poate fi exprimat si procentual α=nrsquon 100 α

depinde de natura substantei care se dizolva si de concetratia solutiei

ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( legea dilutieiOstwald1882 ) la electrolitii slabi α

rarr0 k= α2c Dupa valoarea α electrolitii sunt electroliti tari ( α gt50) ndash

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 17: legatura chimica

clorurile sulfatii cloratii hidroxizii alcalini electroliti slabi ( α lt1 )- acizi si

baze organice electroliti cu tarie mijlocie ( 1 lt α lt 50 )

Conductibilitatea electrica a solutiilor de electroliti se explica prin transferal

electricitatii de catre ionii liberi Se numeste mobilitate absoluta a ionilor viteza

in cm s in apa la 18deg C sub o diferenta de potential de 1V cm

Conductibilitatea solutiilor de electroliti depinde de valenta mobilitate si alte

caracteristici ale ionilor Deplasarea ionilor sub actiunea campului electric se

numeste migrarea ionilor fenomenul a fost descoperit de W Hittorf in 1853 In

absenta campului electric ionii au o miscare de translatie dezordonata in

prezenta campului electric ionii se deplaseaza predominant spre electrozii de

semn contrar Pentru a caracteriza cantitatea de electricitate transportata de un

anumit ion Hittorf a introdus notiunea de numar de transport Numarul de

transport reprezinta raportul dintre cantitatea de electricitate transportata de un

ion si cantitatea de electricitate transportata de toti ionii Conductibilitatea

electrolitilor este determinata atat de ionii negative cat si de ionii pozitivi-

conductibilitate dipolara

Rezistenta specifica ρ(Ω ) Aunui electrolit este rezistenta unui cub din acesta

cu latura de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V

Conductibilitatea specifica γ creste cu cresterea temperaturii variaza cu

concetratia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentru a se compara

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 18: legatura chimica

conductibilitatile solutiilor de electroliti trebuie exprimate intr-o marime

independenta de concetratie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash

conductibilitate echivalenta la dilutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scaderea numarului de ioni pe

cm3) Conductibilitatea echivalenta creste cu dilutiatinzand spre o valoare

constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KClla 18degC la c( V mol) 105

Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentru electrolitii slabi λ=α

( grad de disociere a electrolitului slab in solutie diluata) Electrolitii tari ( total

disociati in solutie )au λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibilitate ) iar la electrolitii

de tarie mijlocie se tine seama de gradul de disociereα Λ=fαλinfin La electrolitii

tari α=1 iar la cei slabi f=1 Legea maselor si legea dilutiei se aplica numai

electrolitilor slabi diluati unde interactiunile ionice sunt slabeLa electrolitii tari

aceste legi se aplica numai in solutii diluatedaca se inlocuieste concetratia cu

activitatea ionilor a = fac fa-coeficient de activitate

La concetratie zero fa=1( cucat solutia este mai diluatac se apropie de a)

Cunoasterea aspectelor legate de solutiile de electroliti sunt foarte importante

pentru electrochimiepile electrice electroliza masuratori potentiometrice (

determinarea solubilitatii substantelor greu solubilea coeficientului de activitate

a pH-ului a numarului de coordinatie titrari potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 19: legatura chimica

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMULSII SI

COLOIZI

Emulsia este un sistem dispers format din 2 lichide nemiscibile din care

unul este dispersat sub forma de picaturi in cel de-al doilea Dimensiunea

particulelor fazei dispersate este cuprinsa intre 01- 10 μ Prin dispersarea unui

lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a

particulelor-W Wi =γSi ( Si ndash suprafata unei particule γ ndash tensiunea

superficiala a particulelor ) W=γ S S=sumSi Energia W este cu atat mai mare

cu cat gradul de dispersie este mai mare Sistemul cauta sa treaca intr-o stare mai

stabila cu energie mai mica tinzand sa-si micsoreze suprafata prin unirea

picaturilor si separarea a 2 straturi Emulsiile se pot clasifica dupa natura fazei

dispersate si a lichidului dispersant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in

care faza dispersata este nepolara ( uleioasa )

b) emulsii A U ( apa in ulei ) in care faza dispersata este polara ( apa )

Tipul emulsiei se determina din proprietatile fazei dispersante ( faza externa

) de exemplu o emulsie U A se coloreaza daca I se adauga un colorant solubil

in apa (albastru de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloreaza in aceleasi

conditii In functie de procentele de volum ale fazei dispersate emulsiile se pot

clasifica in

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 20: legatura chimica

a) emulsii diluate la care faza dispersata reprezinta 01 din volum

b) emulsii concentrate la care faza dispersata atinge 74 din volum

c) emulsii puternic concentrate ( gelificate ) la care faza dispersata ocupa

mai mult decat 74 din volum

Emulsiile diluate au grad de dispersie foarte mare si se formeaza fara

agent de emulsionare particulele fazei dispersate adsorb ioni de electroliti

din mediul de dispersie deci prezinta incarcare electrica si mobilitate

electroforetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electric) Emulsiile

concentrate sunt obtinute prin dispersie picaturile sunt neuniforme ( 01--1μ )

si se pot observa la microscop ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei

dispersate este mai mica decat a fazei dispersante picaturile dispersate se

ridica la suprafata Emulsiile puternic concentrate se caracterizeaza prin

deformarea picaturilor cu formarea unor poliedri separate prin filme subtiri

nu se sedimenteaza si prezinta proprietati mecanice asemanatoare gelurilor

De exemplu o emulsie continand 95 hidrocarbura poate fi taiata cu

cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de

energie libera la interfata particulelor Stabilitatea emulsiilor poate creste

prin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de suprafata daca

este substanta solubila in apa si insolubila in substante nepolare de ex oleatul

de sodiu este bun emulgator pentru emulsiile de tip U A Substantele usor

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 21: legatura chimica

solubile in faza nepolara si insolubile in apa ca de ex sapunurile metalice de

Ca Al Zn etc sunt emulgatori pentru emulsiile de tip A U Daca la o

emulsie U A stabilizatase adauga sub agitare CaCl2 se va schimba in emulsie

AU ( se inverseaza fazele )

Coloizii sunt amestecuri formate din cel putin 2 componente din care una

are particule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost

data de Graham in 1861si a fost atribuita unor polimeri naturali ca

albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S(pp) Au

(pp) etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile

moleculare si dispersiile grosiere ( suspensii emulsii ) Ca rezultat al

formarii unor agregate polimoleculare apare o suprafata de separatie intre

acestea si mediul inconjurator Dupa modul de formare al agregatelor

polimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri

a) dispersii liofobe

b) coloizi de asociatie ( liofili )

c) solutiide compusi macromoleculari ( liofili )

Dispersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de dispersie si avand energie

superficiala mare sunt instabile Potrivit principiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile prin micsorarea

suprafetei fazei disperse prin aglutinarea (alipirea)

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 22: legatura chimica

particulelor Precipitarea totala a fazei disperse se numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de

factori externi ea este determinate de

ciocniri puternice dintre particulele de coloid

micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de

alunecare)

recristalizarea nucleului micelei

Stabilitatea coloidului poate creste daca se mareste stratul difuz prin adaus de

ioni care se adsorb la suprafata nucleului sau devin antiioni Factorii de

coagulare a coloizilor liofobi sunt temperatura ridicata agitatia mecanica si

cresterea concetratiei fazei disperse

Electrolitii chiar in urme pot produce precipitarea coloidului Potrivit teoriei

micelaresolii

liofobi sunt formati din 2 parti micela si lichidul intermicelar

Micela este formata din nucleu si parte ionogena Nucleul este insolubil

indizolvant si este

format din atomi si molecule neutre ( Au Ag S As2O3 Fe(OH)3 AgI

) Partea ionogena este formata din 2 straturi de adsorbtie si de difuzie

Micela este reprezentata de o formula micelara [ nucleu ] n K+( n-x )A-

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 23: legatura chimica

xA- sau [nucleu]A- (n-x) K+xK + undeK+ -cation monovalentiar A- - anion

monovalent De exemplu

[Fe(OH)3]nFe3+3(n-x)OH-3xCl- sau [AgI]n I- (n-x )Ag+x Ag+ Coloizii

de asociatie

( micelari ) sunt acizi grasi alcooli superiori ( insolubili in apa ) sapunuri

sulfonati de alchil- aril care cu apa formeaza prin agitare dispersii

coloidaleIn cazul acestora partea nepolara ( radicalul hidrocarbonat ) se

asociaza prin forte van der W aals iar partea polara

(ionica )se orienteaza spre moleculele de apa

Micela coloidala de sapun Na+ --contraion p hidrofoba p

hidrofila

In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie

de concetratia fazei dispersate

Coloizii macromoleculari sunt dispersii moleculare ( solutii ) dar

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt polimeri )

Acesti soli liofili au urmatoarele proprietati sunt stabili se formeaza spontan

prin dizolvare procesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se

adauga mediu de dispersie ex apa ) stabilitatea acestora se datoreste

adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau

aceasta depinde de pH( solutii de proteine ) Exemple de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 24: legatura chimica

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile

etc

Solutiile de polimeri coaguleaza prin salifiere ( distrugerea legaturilor cu

solventul ) de catre electroliti coacervare ( separarea sistemului in 2 straturi

lichide sub actiunea sarurilor stratul superior ce contine polimerul se numeste

coacervat ) gelifiere (gelatinizare) ndash tot sistemul trece intr-un gel (

moleculele se asociaza si formeaza o retea tridimensionala care include

molecule de solvent ) Gelifierea poate fi determinata de forte intermoleculare

sau punti realizate prin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea

cauciucului este reprezentata de formarea unor punti de S intre

macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grupa 1principala a Sistemului periodic Ele

sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea

Ac

Caracterul metalic ( capacitatea de a forma ioni pozitivi ) creste de sus in jos pe

masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 25: legatura chimica

faptului ca formeaza baze alcaline ( au aspect alunecos ) Sunt metale de tip ns (

au pe ultimul strat un electron )

formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se topesc la temperature

joase cu exceptia Li ( tempde topire = 186 deg C) celelalte setopesc la

temperaturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista

in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice exceptie face Li

care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii

polarizante foarte mari

N a este cel mai raspandit element alcalin in natura sub forma de Na Cl ( sare

gema ) se afla in litosfera si hidrosfera ( alaturi de Kl Ca Cl2 MgCl2 )

Na Cl exista in celula vie a omului si a animalelor )Alta combinatie naturala

ests Na NO3 -salpetru de Chile

LI si K se afla raspandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala

Rb nu are minerale propriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale

proprii(CsCl ) In stare de vapori metalele alcaline apar ca molecule formate din

2 atomi (M2 )

Obtinere

Metalele alcaline se obtin prin electroliza topiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2

Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte pronuntata ea creste in grupa

de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 26: legatura chimica

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii compusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2-

) la temperature camerei

2)La temperatura mare se formeaza peroxid 2M + O2 =M2 O2 M2 O2 +

CO2 = M2 CO3 + O2

-OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si superoxizi

Superoxizii MO2 ( la temperatura ridicata prin topirea oxizilor O-2 ) si

ozonida M O3 prin reactie cu ozonul (are structura nedefinita )

3) Metalele alcaline descompun apa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii )

M + HOH = MOH+frac12H2 +Q

Hidroxizii se mai pot forma din oxizi si apa prin electroliza in solutie apoasa

prin caustificare

M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr

M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3

La temperatura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu exceptia LiOH care se

descompune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscopici absorb apa din piele si produc arsuri grave ) Hidrurile

ionice se obtin prin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat

2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza compusi ionici (saruri

) Na + S = Na S cu S formeaza si polisulfuri Mn S ( n=2mdash9 ) 2Na +

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 27: legatura chimica

Br2 = 2Na Br S arurile metalelor alcaline cu acizii HCl H2 SO4 etc

se obtin indirect cu toate ca aceste metale au potentiale de oxidare foarte

positive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc aprinderea

hidrogenuluicare arde in oxigenul

din aer cu explozie

Utilizari Na (topit) este transportor de caldura in reactoare nucleare Se mai

utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se

mai poate folosi si

la obtinerea lampilor cu vapori de Na Na si K formeaza aliaje pentru

termometrie aliaje cu Pb si Ca pentru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice

Calciul este situate in grupa a doua principala a sistemului periodic

perioada a 4 ndasha ( 4 s ) pierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2e-

In natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in apa alaturi de Mg2+ da

duritatea apei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit

aragonit marmura etc )

Metalele din grupa a doua se obtin prin reactii de reducere din halogenuri

cu natriu metalic sau din oxizi prin reducere cu Al

MX2 + 2Na = M + 2Na X sau 3 MO + Al = 3 M + Al3 O3

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 28: legatura chimica

Calciul este un metal moale usor in aer isi pierde luciul datorita oxidarii

superficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) 2Ca + O2

= 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu apa Ca + 2 HOH = Ca ( OH )2 + H2 uarr Ca O +

HOH =Ca (OH )2 + Q

Calciul reactioneaza la cald cu halogenii sulful azotul

Ca + X2 = Ca X2

Ca + S = Ca S

3Ca + N2 = Ca3 N2

Cu hidrogenul reactioneaza la 400deg C formand o hidrura ionica Ca + H2 rarr

Ca H2 ( Ca2+ 2 H- )CaO are temoeratura de topire foarte ridicata (2575degC )

Este utilizat la captusirea cuptoarelor incustriale Ca C O3 - calcarul se

utilizeaza la obtinerea varului nestins Ca O care la randul lui se utilizeaza la

obtinerea varului stins Ca ( OH )2 ndash baza relativ tare CaCO3 cristalizat (

marmura ) se utilizeaza in constructii

Magneziul ( Mg ) exista in natura numai in combinatii ( Mg O ndashmagnezie

Mg CO3 -magnezit sau magnezita ) Magnezita este refractara este utilizata

in metalurgie in industria cimentului in electrotehnica in industria

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 29: legatura chimica

alimentara si a cauciucului Magneziul are temperatura de topire 650degC este

un metal alb ndash argintiu moale ductil usor Este un metal divalent arde in

oxigenul din aer reactia fiind insotita de dezvoltare de lumina Mg + frac12 O2 =

Mg O

Cu nemetalele( O S X N ) se combina la temperatura ridicata Mg + S -

tdeg--- MgS Magneziul intra in compozitia unor aliaje usoare alaturi de

aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane

Magneziul si calciul au fost descoperite deH Davy in 1808

Aluminiul Al este situat in grupa a3a principala perioada a 3-a ( 3s p ) Este

foarte raspandit in natura ocupand locul al 3-lea dupa oxygen si siliciu

Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 (

corindonul ) sau safirul si rubinul ( Al2 O3 impurificat cu oxizi de Ti sau

Cr ) bauxita ( amestec de oxihidroxid si hidroxid de Al )

Obtinerea aluminiului materia prima este bauxita care prin prelucrare pe cale

uscata sau umeda trece in oxid de aluminiu ( alumina ) care este supus

electrolizei in topitura in prezenta fluorinei ( Na3 Al F6 ) pentru coborarea

tempreraturii de topire

Al O electroliza 2 Al +32 O2 uarr

Aluminiul este un metal alb usor foarte bun conducator de electricitate

maleabil si ductil la 600degC devine casant In aer se pasiveaza ( se acopera cu

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 30: legatura chimica

un strat de oxid ) Aluminiul reactioneaza la cald cu halogenii ( X ) rezulta

Al X3 ( acizi Lewis ) se dizolva la cald in acizi diluati formand saruri Cu

HSO4 concentrat si H N O3 concentrat nu reactioneaza ( se pasiveaza )

Aluminiul formeaza hidruri complexe M [Al H]4

Acestea sunt utilizate ca reducatori in chimia organica In solutiile apoase ale

sarurilor exista ionul Al(H2O)6 Alaunii sunt sulfati dubli cristalizati cu

formula moleculara urmatoare

MAl ( SO4 )2 12 H2 O

Aluminiul este foarte important in electrotehnica iar aliajele sale in industria

constructoare de masini ( aliaje cu Si Cu MgNiMnZnFeTi)

Se poate alia cu metale pretioase Au Ag

Plumbul este situate in grupa a 4 ndasha principala perioada a 6 ndasha ( 6s2 p2 ) In

natura se gaseste sub forma de combinatii ( PbS ) ndash galena este cea mai

importanta dar si sub forma de carbonat cromat molibdat de Pb

Plumbul se obtine prin prajirea sulfurii si reducerea oxidului cu C sau H2

Plumbul este un metal cenusiu are structura de cub cu fete centrate

conductibilitatea electrica este redusa este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este

moale devine dur prin impurificare Este un metal greu ( are densitate mare )

este maleabil La cald cu nemetalele formeaza compusi de forma Pb X

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 31: legatura chimica

Compusii binariai ai Pb de forma Pb X2 sunt nestabili Pb X rarrPb X +frac12

X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb O contine Pb ( II ) si este stabil prezinta 2 modificatii galben ( litarga ) si

rosu ( masicot ) PbO este amfoter dar predomina caracterul basic Pb (

OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formeaza cu Sn un aliaj utilizat pentru topirea moale ( aliajul de lipit )

aliaj antifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizat pentru lagare- cuzineti aliaje

tipografice Este de asemenea utilizat la obtinerea tevilor de canalizare si a

acumulatorilor electrici

Intoxicatia cronica cu Pb se numeste saturnism

Unele din metalele grupelor principale au un rol deosebit in buna functionare a

celulei umane ele fac parte din grupa elementelor minerale ale caror doze

fiziologice trebuie asigurate zilnic din hrana Dozele zilnice necesare sunt

Ca ndash 1 mg Mg ndash 350 mg Na ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 ELEMENTE TRANZITIONALE

Elementele tranzitionale sunt metale au electronul distinctiv situat intru-n

orbital ( n-1 ) d sau ( n-2 ) f deci sunt metale de tip d si metale de tip f

lanthanide siactinide

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 32: legatura chimica

Metalele de tip d sunt situate in Sistemul Periodic intre grupele a doua

principala si a treia principala si formeaza 3 serii de cate 10 elemente a4a serie

este incompleta

Aceste elemente au configuratia invelisului exterior de forma ( n-1 ) d1rarr10 ns2

aceasta nefiind respectata de catre toate datorita unor salturi electronice s rarr d

de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metalele din

grupeleIVb-VIIIb au in stare elementara si ionica orbitali ( n-1 ) d partial

ocupati cu electroni fiind considerate elemente tranzitionale veritabile cele

din grupa a II-b

au configuratia exterioara d10 s2 atat in stare elementara cat si in combinatii cu

N O =1 sau NO=2 nu sunt considerate elemente tranzitionale veritabile

Metalele din grupaΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare

elementara nu sunt elemente tranzitionale veritabile anumite specii ionice Cu2+

( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta

Proprietati fizico- chimice

Metalele tranzitionale sunt solide cu exceptia Hg singurul metal lichid Ele

constituie o grupare deosebita fata de metalele s si p din grupele principale In

stare solida formeaza retele metalice compacte si au tendinta de polimorfism in

general metalele de la inceputul seriilor cristalizeaza in reteaua hexagonala cele

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 33: legatura chimica

de la mijlocin reteaua cubica centrata intern iar cele de la capatul seriei in

retele cubice centrate intern

si cu fete centrate Taria legaturii metalice creste de la grupa a ΙΙ -b la grupa a

V -b analog temperaturile de topire densitatea si duritatea lor

Duritatea este determinata de numarul de electroni cu care se formeaza banda

de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 electroni si este un metal

foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os Ir

Densitati mari au cele cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt Ir Os )

Cel mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC)

Potentialele de oxidare ale metalelor din grupele ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in general

pozitive ( sunt reducatori) cu exceptia W Tc Re

Elementele platinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiale negative de

oxidare Elementele tranzitionale au stari de oxidare positive deoarece

potentialele de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu

configuratia gazului rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar plus 10

electroni ( cu Ag Zn ) Metalele d au mai multe numere de oxidare de ex Cr

0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din elementele unei grupe secundare capul grupei are

cea mai mare stabilitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex

Mn ( ΙΙ ) in Mn Cl2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 34: legatura chimica

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unele combinatii oxizi sulfuri azoturi

au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metalelor de tip

d este formarea de aliaje intre ele

( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowolfram ) dar si cu nemetale ( C Si N

P )de ex

ferosiliciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta valenta Datorita

electronilor necuplati in orbitalii d prezinta ioni colorati (cu exceptia celor cu

ddeg si d10 ) Culoarea depinde si de natura ionilor inconjuratori si a solventului De

exemplu Co Cl2 -albastra in solutie apoasa este rosie ( hidratata )

CuCl2 -bruna in solutie este albastra Schimbarea culorii in solutie este

determinata de formarea unor complecsi cu moleculele de apa

Ionii elementelor tranzitionale au capacitate mare de complexare ( in solutii pot

forma mai multi aquaionimdashizomerie de hidratare

Formeaza complecsi anionici cationici sau neelectroliti cu numar de

coordinare 2rarr 8

Elementele tranzitionale formeaza compusi interstitiali ( hidruri boruri azoturi

carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta valenta

)Elementele tranzitionale formeaza oxizi in mai multe stari de oxidare ed ex

Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromul formeaza 4 oxizi

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 35: legatura chimica

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoarele caractere bazic amfoter amfoter

acid Elementele 3d formeaza cu toti halogenii halogenuri in starile de oxidare

II si III

Elementele 4d formeaza trihalogenuri cu halogenii cu exceptia Mo

dihalogenuri formeaza Zr Tc Pd Elementele 5d formeaza putine di si

trihalogenuri Halogenurile formate au solubilitati foarte diferite in apa printer

cele greu solubile ( precipitate ) se numara Hg X ( X Cl Br I ) CuX

AgX(exceptie AgF )

Cu exceptia halogenurilor ionice celelalte hidrolizeaza in contact cu apade ex

VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionul ldquo vanadil ldquo VOCl ndash

clorura de vanadil Halogenurile elementelor tranzitionale au proprietatea de a

forma combinatii complexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 Cl rarrFe Cl3

sau indirect Fe + 2HCl rarrFe Cl2 + H2 uarr

Halogenurile sunt foarte importante la obtinerea metalelor ( metalotermie )

catalizatori agenti de condensare in chimia organica in medicina lsquoin

agricultura ca fungicide (exCuCl ) sa

Dozele fiziologice zilnice de minerale necesare organismului uman sunt

asigurate de o serie de elemente tranzitionale de ex necesarul zilnic

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 36: legatura chimica

Pentru o persoana adulta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg

Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din

grupele principale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI

PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORUL

Grupa a V-a a Sistemului Periodic cuprinde elementele N P As Sb Bi

Atomii acestor elemente au 5 electroni pe stratul exteriorconfiguratia acestuia

fiind n s2 p3 Azotul si fosforul sunt nemetale tipice In conditii normale ( 0deg C

1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2

In timp ce fosforul se prezinta in stare solida in 3 stari alotropice ( alotropia este

forma de existenta a unui element in natura ) fosforul alb are retea moleculara

formata din molecule de P4

Prin incalzire fosforul alb trece in modificatii polimere mai stabile ndashfosfor rosu si

fosfor negru ( Pn )

Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Molecula de azot este

foarte stabila datorita energiei de legatura foarte mari ( -9422 kjmol ) si

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 37: legatura chimica

distantei interatomice mici(11A) Molecula de azot poate fi activata prin

iradiere incalzire descarcari electrice sau catalizatori

Azotul poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea elementelor chimice

Este reducator fata de elemente cu electronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2

rarr2NO Sinteza amoniacului este o reactie de

echilibru si are loc in prezenta Fe drept catalizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC

300 atm)

Amoniacul este mai stabil decat fosfina ( PH3)Este un gaz solubil in apa

solutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera

autoprotoliza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2

- Este un foarte bun dizolvant in

stare lichida vaporizarea lui este puternic endoterma ( agent frigorific )

2 NO + O2 = 2 NO2 Pb(NO3)2 rarr PbO+ 2 NO + frac12 O2 2 NO = N O2

NO2 -brun paramagnetic iar N O - incolor diamagnetic

2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidul azotic ( HNO3 ) este cel mai

important acid al azotuluisi se obtine industrial prin oxidarea amoniacului pe

catalizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut

( procedeul BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timpul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care este absorbit in turnul de sinteza

inprezenta de apa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 38: legatura chimica

+ rarr 2 HNO3 Se obtine acid azotic 50 Acidul azotic este un oxidant

puternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se prepara

prin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata prin difractie de electroni ( 1940 Maxwell si Mosley ) In acidul

azotic si azotati N este tricovalent tetracoordinat desi azotul are N O=5 nu

exista azot pentacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care

prezinta mai multe stari limita

HO-NO harr ON-OH harr OlarrN=OH harr HO-N-O (rezonanta-mezomerie )

In NO-3

Sarurile acidului azotic azotatii sunt stabili in conditii normale cristalizati

solubili Prin incalzire se descompun astfel Na NO3 rarrNa NO2 +frac12 O2

Pb(NO3 )2 rarr Pb O + 2 N O Ag NO3 rarrAg darr +NO + frac12O2 uarr

Azotul este elemental nutritiv cel mai important pentru plante azotatii de

amoniu natriu potasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale

foarte importante

Fosforul se gaseste incorpul plantelor si animalelor intra in structura acizilor

nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau compusi

organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 39: legatura chimica

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai importanti sunt P2 O3

si P2 O5 care dimerizeaza

P4 O6 + 3 HOH =2 H3 PO4 ( la cald ) Fosforul formeaza mai multi acizi

acidul ortofosforic ( H3 PO4 )este cel mai important Structura acestui acid este

urmatoarea

HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie apoasa ionizeaza in3

trepte

H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ K1

H2PO4- +H2O==PO4

2- + H3O K2

HPO4- + H2O==PO4

3- K3

K1gtK2 gtK3 Acidul fosforic se obtine industrial prin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4

Acidul fosforic industrial contine impuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali

deoarece purificarea se face greu acidul impur se utilizeaza la obtinerea

fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul pur este

siropos din cauza puntilor de H dintre molecule fiind foarte putin volatile

scoate HCl si HNO3 din sarurile lor Fosfatii secundari de Ca Na K servesc ca

ingrasaminte chimice Fosfatii mai sunt utilizati ca medicamente detergenti

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 40: legatura chimica

Esterii fosforici sunt plastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic

este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de polimerizare pentru alchenele gazoase Se foloseste in

industria ceramica ( chit de portelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de

fosfor al unei personae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa provina din

alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXIGENUL SI

SULFUL )

Grupa a VΙ ndasha A cuprinde elementele OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenul

se deosebeste de celelalte elemente fiind singurul element gazos

S Se Te formeaza molecule ( catene ) din 8 atomi a caror stabilitate creste

in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a elementelor grupei a VΙ ndasha A

este ns2 np4 realizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in

comun electroni (- E- )

Privind formarea legaturilor covalente S Se Te tind sa formeze legaturi π ( p-

p ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal )

sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma prin completarea unui orbital d al S

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 41: legatura chimica

cu o pereche de e de la oxygen ( legatura π retrodonoare ) Tendinta de formare a

catenelor este mai mare la S ca la O

Oxigenul este cel mai raspandit element din natura instare libera se gaseste in

atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in

hidrosfera ( in apa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera peste 1200

minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insipid incolor mai greu

ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente

Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotropica a oxigenului ( are un

atom de oxygen in plus fata de molecula obisnuita )

se afla in straturile superioare ale atmosferei unde are rol de filtru protector fata

de radiatiile UV cu λ mica O3 are molecula simetrica

De la stanga la dreapta intr-o perioada oxizii trec de la structura ionica la

structura covalenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) Cl2 O7 ndashcovalent

Oxizii metalelor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai elementelor

tranzitionale in stari de oxidare superioare si cei ai nemetalelor sunt oxizi acizi

Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi

Al2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 42: legatura chimica

Hidrurile vezi apa structura si proprietati Hidrogenul sulfurat ( acidul

sulfhidric ) H2 S ndashgazincolor cu miros neplacut toxic are structura

angulara cu un unghi de 90deg intre covalentele S-H

S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa

oxigenata H2O2 contine legatura covalenta peroxidica ndashO-O- solutia de

concetratie 30 se numeste perhidrol Apa oxigenata este un lichid mai greu ca

apa fierbe la 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Solutiile apoase

diluate de apa oxigenata au caracter acid datorita polaritatii legaturii O-H

sarurile se numesc peroxizi

2 H2O2

mNoH2O + O2 Apa oxigenata poate fi oxidant O22 -2e rarr O2

Peroxizii ionici contin ionul -O-O- Oxigenul se afla in oxiacizi si sarurile lor

exemplificati

Sulful ( S) se gaseste in stare libera in natura in zonele vulcanice in gazele

vulcanice exista SO2 sau H2 S In stare combinata se afla in sulfuri metalice FeS2

( pirita) PbS (galena) ZnS ( blenda ) HgS ( cinabru ) Sulful este un element

care exista si in organismele vii ( proteine tioaminoacizi) Sulful solid prezinta 3

forme cristaline alotropice cu structuri ciclice din 8 atomi de sulf ( S8 ) sulf

rombic ( α ) forma stabila sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 43: legatura chimica

955 degC sulf monoclinic ( β ) stabil pana la 122 degC ( are structura ciclica de

tip coroana )

Sulful γ este sulf rezultat prin cristalizare din solutie de polisulfura in etanol 3

S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidrogenul sulful formeaza H2S care exista si

in stare libera ( vulcani ape sulfuroase-

ndash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidrogenul sulfurat ) este un gaz solubil in apa

Sarurile lui se

numesc sulfuri este un acid slab Sulfurile se obtin direct din elemente ( M + S

rarr MS ) prin reducerea sulfatilor cu C(carbon )

Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau prin reactia hidrogenului sulfurat cu

solutiile sarurilor solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfurile metalelor din

grupa a ΙΙ ndasha A sunt greu solubile si hidrolizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 +

H2S Metalele tranzitionale au sulfuri greu solubile cu caracter covalent

Solutiile apoase ale metalelor alcaline dizolva S elementar si formeaza

polisulfuri Na2S + n S rarr Na2Sn (colorate de la galben la rosu in functie de

numarul de atomi de sulf ) Cu oxigenul sulful formeaza 2 oxizi SO2 si SO3

ambii anhidride acide SO2 + HOH rarrH2SO3

SO3 + HOH rarr H2SO4 SO2 are atat proprietati oxidante ( SO2 + 2H2S rarr 3S

+HOH ) cat si proprietati reducatoare ( SO2 + 2HNO3 rarr H2SO4 + 2NO2

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 44: legatura chimica

SO3 are molecula plana si simetrica in stare de vapori se

prezinta in 3 forme cristalografice α β γ

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ are structura ciclica ( SO3 )3 ndash formeaza

cristale transparente ca gheata Acidul sulfuric este un acid dibasic

H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4

- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul

sulfuric formeaza saruri acide si neutre MHSO4 si M2SO4

Se obtine industrial prin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH

rarrH2SO4 SO2 rezulta prin prajirea sulfurilor Acidul sulfuric este un lichid

incolor instare pura cu densitatea 184 g cm3 punct de fierbere 338degC este

foarte higroscopic si se foloseste la uscarea gazelor si deshidratant in procesele

chimice Pe aceasta proprietate se bazeaza si producerea arsurilor cu acid

sulfuric Acidul sulfuric este un acid tare

Are caracter oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sarurile lor

ceilalti acizi HCl HNO3 dar in stare concentrata nu reactioneaza

cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caracter electropozitiv scazut Cu

Ag Hg reactioneaza cu acidul sulfuric concentrat cu degajare de SO2

Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuric formeaza 3 feluri de

sulfati izomorfi a) seria vitriolilor MSO4 7 H2O ( M Mg Fe Cu Zn

b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M Mg Fe Cu Zn ) c) alauni

MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 45: legatura chimica

Sulful formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare libera dar

anionii lor sunt in saruri altii au fost izolati in stare solida Dintre acestia cei

mai intalniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosulfuric ) sarurile lui se numesc tiosulfati

ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurile lui se numesc ditioniti H2S2O6

acid ditionic sarurile se numesc ditionati acizi politionici ( acid tetrationic

H2S4O6 sarurile se numesc tetrationati

Acid peroxodisulfuric H2S2O8 ( contine in structura lui o legatura peroxidica ndash

O-O- )

Curs 10 GRUPA A VII ndash a A ndash HALOGENII

Grupa a VII-a A cuprinde elementele F Cl Br I At Datorita faptului ca

primele 4 elemente formeaza usor saruri cu metalele de tip s acestea s-au numit

halogeni Atomii acestor elemente au 7 electroni pe ultimul strat ( ns2 np5 )

sunt nemetale tipice caracterul nemetalic scade in grupa de sus in jos odata cu

cresterea razei ionice si scaderea actiunii nucleului asupra stratului de valenta

X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru electroni o are F datorita volumului

atomic mic Halogenii formeaza legaturi ionice cu elementele cu caracter

metalic pronuntat si legaturi covalente cu nemetalele si cu metalele de tip p sau d

In majoritatea combinatiilor atomii de halogeni formeaza legaturi chimice cu

orbitali fundamentali Cl Br I formeaza legaturi coordinative cu oxigenul

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 46: legatura chimica

ClO- ClO-2 ClO-

3 ClO-4 In ionul hipoclorit oxigenul este asociat clorului

HClOrarr HCl + [O] in ceilalti ioni clorit clorat perclorat Cl formeaza 123

covalente coordinative inionii de mai sus Cl are NO +1+3 +5 +7 Bromul nu

prezinta starea de oxidare +7 Fluorul (F2) este un gaz galben deschis foarte

reactivereactivitatea lui se datoreste atat electronegativitatii pronuntate (4)cat si

legaturii slabe FmdashF explicate prin repulsia invelisurilor electronice a celor 2

atomi datorita razei atomice mici Energia de legatura ClmdashCl este mai mare

aceasta legatura fiind mai stabila datorita tendintei de formare a legaturii π prin

intrepatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital p ocupat cu

e- al celuilalt atom(Cl -π--Cl) La Br si I energia de legatura scade fata de Cl

datorita razelor lor mai mari legatura π nu se mai poate forma

Datorita scaderii reactivitatii in grupa un halogen poate sa-I scoata pe cei care

urmeaza dupa el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade

in grupa de sus in jos Aceasta variatie explica conditiile formarii hidracizilor F2

reactioneaza exploziv cu H2 la intuneric si la temperatura negativa Cl2

reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI puternic

endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrupa a

VII-a caracterul reducator creste de sus in jos(I2 este cel mai reducator) 3I2 + 10

HNO3 rarr6HIO3 + NO +2H2O HIO3-acid iodic

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 47: legatura chimica

2I2 + 2HOH ==4HI+O2 echilibrul este deplasat spre

stangadatorita O2care poate oxida HI

X2+ HOH== HX + HXO ( hipoacid ) X-Cl Br

La temperature camerei halogenii au molecule diatomice cu cresterea masei

atomice starea de agregare variaza de la gaz( F2 ndashgaz galben-deschis Cl2 ndashgaz

galben ndashverzui)la lichid (Br2-lichid brun) apoi la solidI2(cristale albastru ndash

violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul

este un element reprezentativ al grupei halogenilor denumirea lui vine de la

cuvantul grecesc chloros=verdeIn stare libera se afla in cantitati mici in

naturain gazelle vulcanice combinat se gaseste sub forma de cloruri (NaCl

KCl MgCl2 CaCl2) in apa de mare si in zacaminte uneori alaturi de

alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine prin electroliza

solutiei apoase de NaCl

2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in spatial catodic se

obtine Na OH(soda caustica)acesta este separate de cel anodic printrrsquoun perete

despartitor numit diafragma dar care permite circulatia electrolitului ( este poros

) Industrial se mai foloseste procedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza

un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este impiedecata astfel

formarea unor produsi secundari ( Na ClO ndash hipoclorit de Na ) In laborator

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 48: legatura chimica

clorul se poate obtine din HCl prin urmatoarea reactie chimica 4HCl + MnO2

rarr MnCl2+ 2HOH + Cl2

Mn4+ +2e-rarr Mn2+ reducere

Cl- --e- rarrCl0 oxidare

MnO2 este oxidant ( oxideaza Cl- la Cl0 in locul MnO2 se pot utilize KMnO4

KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele

cu valenta variabila formeaza cloruri in treapta de valenta superioara Fe + 32

Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 49: legatura chimica

EXERCITII APLICATIVE

1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA

ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic

a) concretizati pentru 3 elemente din aceeasi grupa

b) Concretizati pentru 3 elemente din aceeasi perioada

2) Precizati tipul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) explicati

asemanarea lui structurala cu amoniacul ( NH3 )

3) Care din atomii urmatori formeaza ioni cu sarcina 1+ a) Cs b) Zn c) Fe d

)Cu

4)Cel mai tare acid este H3PO4 H2SO4 HCl HClO4

5) Molecula BF3 are geometrie plana molecula NH3 are geometrie piramidala

Explicati de ce

6) Stabiliti corespondenta dintre substantele 1rarr4 si tipul de retea cristalina ararrd

1 SiF4 a) ionica

2 I2 b) ionica

3 MgO c) coordinativa

4 NH4+ d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 50: legatura chimica

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care

a) au molecula nepolara

b) conduc curentul electric in topitura

c) conduc curentul electric in solutie

d) nu se dizolva in apa

8) In gheata intre molecule se exercita

a) legaturi covalente

b) legaturi de H

c) legaturi dipol- dipol

d) nici un tip de legatura

9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn

10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice corespunzatoare transformarilor

a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl

b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4

11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treapta de

valenta superioara concretizati dand 3 exemple

12) Care sunt componentele amestecului gazos rezultat din reactia clorului cu

amoniacul

13) Un catalizator mareste viteza de reactie deoarece

A scade energia de activare

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 51: legatura chimica

B creste energia de activare

C nu modifica mecanismul de reactie

D micsoreaza energia potentiala a eractantilor

14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la deplasarea echilibrului spre

stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului

A marirea presiunii

B marirea temperaturii peste 500ordm C

C micsorarea presiunii

D marirea concetratiei

15) Se dau urmatorii compusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina

) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului

pentru fiecare din ei

16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu apa 224 l

hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea

component al aliajului si care este compozitia lui procentuala

17 ) Metalele conduc curentul electric prin intermediul A) protonilor B)ionilor

C)neutronilor D) electronilor

18 ) Care din urmatoarele baze are caracter amfoter Fe(OH)3 Fe(OH)2

Cu(OH)2 Mg(OH)2 NH3 Al(OH)3 R-NH2 (amina)

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 52: legatura chimica

19 ) Sa se determine gradul de ionizare al acidului acetic daca in solutie se

gasesc 19 moli acid neionizat si 01 moli ioni de hidroniu

20 )Acidul fosforic H3PO4 este un acid tribazic care ionizeaza in trepte

cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati rapoartele

K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator speciile chimice cu caracter acid

21) Apa oxigenata se descompune mai usor in prezenta unor catalizatori MnO2

si respectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi

reactanti definiti cele 2 tipuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de tip s cu apa este A lenta B rapida C reversibila D

imposibila

23 ) Explicati sau gasiti cauza pentru care o solutie ionica este mai coroziva

decat apa in care sunt mai multi ioni

24 ) Explicati de ce afinitatea pentru electroni a F care accepta un singur

electron este mai mare decat a N care accepta 3 electroni desi se gasesc in

aceeasi perioada ( perioada a 2-a )

25 ) In compusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac

exista o legatura A ionica B covalenta polara C covalenta nepolara

Dcovalenta coordinativa

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 53: legatura chimica

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit prin legatura coordinativa stabiliti

care este donorul si care este acceptorul si scrieti-l structural

Structura acestui ion seamana cu cea a moleculei de amoniac aratati de ce

27 ) Care este denumirea corecta a substantelor HF(hidrura de fluor sau

fluorura de hidrogen) H2S ( hidrura de sulf sau sulfura de hidrogen )

28 ) Stabiliti coeficientii urmatoarelor ecuatii chimice utilizand metoda redox

KMnO4 + H2SO4rarrK2SO4+ MnSO4 +H2O +[O]

K2Cr2O7 +H2SO4 rarrK2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O + [O]

C + HNO3 rarrCO + NO +H2O

29 )Dati 2 exemple de emulsii de tip U A si aratati in ce conditii are loc

inversarea fazelor

30 ) Ce fel de amestec formeaza cu apa proteinele solubile solutii moleculare

emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989

Page 54: legatura chimica

BIBLIOGRAFIE

1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F ndash Chimie EDP

Bucuresti1982

2) Marculetiu VT - Aplicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti

1970

3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980

4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica

Bucuresti1972

5) Tepes GhLupu A-Aplicatii de chimie si tehnologie chimica

EDPBucuresti1978

6) - Enciclopedia de chimievol ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnica

Bucuresti1983mdash1989