Subiecte examen chimie fizic i coloidal 1. Enumerai principalele caracteristici ale strii gazoase. micarea foarte intens a moleculelor care determin o variaie continu a distanelor intermoleculare; difuzia foarte mare, cu tendina de a ocupa ntreg volumul (gazele iau forma i volumul vasului n care se gsesc); variaia pronunat a volumului cu presiunea i temperatura; densitatea extrem de mic; compresibilitatea ridicat. 2. Definii legea lui Avogadro. \Volume egale de gaze diferite, msurate n aceleai condiii de presiune i temperatur, conin acelai numr de molecule NA = 6,0225 1023. Acest numr poart numele de numrul lui Avogadro.3. Definii legea Dalton. Definiie. Presiunea unui amestec de gaze este egal cu suma presiunilor pariale ale gazelor componente luate separat. p = pi unde p = presiunea total, pi = presiuni pariale. 4. Prezentai diferenele dintre gazele ideale i cele reale. Gazelor reale, se constat abateri cu att mai mari cu ct presiunea la care se lucreaz este mai mare. Gazele reale se deosebesc de cele perfecte prin existena forelor intermoleculare i a volumului molecular propriu. Pentru un gaz ideal, pV = RT, deci : Pentru gazele reale, 5. Presiunea de vapori a lichidelor.Presiunea la care forma gazoas i cea lichid a unei substane coexist la o anumit temperatur se numete presiune de vapori a lichidului la acea temperatur.6. Definii cldura latent de vaporizare (lv). Se numete cldur latent de vaporizare (lv) cantitatea de cldur, msurat n calorii, consumat pentru vaporizarea unui gram de substan, la temperatur constant.7. Definii cldura latent molar de vaporizare (Lv). Se numete cldur latent molar de vaporizare (Lv) cantitatea de cldur, msurat n calorii, consumat pentru vaporizarea unui mol de substan, la temperatur constant. lv M = Lv unde M este masa molar a substanei. 8. Umiditatea atmosferic. Se numete umiditate maxim cantitatea cea mai mare de vapori de ap care poate fi coninut n aer, la o anumit temperatur. Se numete umiditate absolut cantitatea de ap coninut efectiv n aer la temperatura respectiv. Aceste cantiti se exprim fie ca presiuni pariale ale apei, n torr, fie ca grame de ap la m3 de aer. Umiditatea maxim este egal cu presiunea de saturaie cu vapori de ap a aerului, la temperatura dat. Raportul dintre umiditatea absolut i umiditatea maxim se numete umiditate relativ i se exprim n procente. 9. Descriei o celul elementar dintr-o reea cristalin. Celula elementar are cel mai mic numr de noduri ale reelei cristaline care mai pstreaz proprietile acesteia i se construiete pe vectorii fundamentali de translaie.O celul este perfect definit cnd se cunosc dimensiunile a, b i c, unghiurile , i dintre axe, poziia, numrul i felul particulelor ce o compun.10. Numii minim cinci parametri ce caracterizeaz starea solid cristalin.n aceast stare, substanele sunt caracterizate prin: - form cristalin; - densitate; - duritate; - culoare - solubilitate; - coeficient de elasticitate; - indice de refracie; - cldur specific; - presiune de vapori; - moment magnetic; - spectru de absorbie; - proprieti chimice.

11. Enumerai cele apte sisteme cristaline ideale. Dup msura muchiilor i a unghiurilor dintre ele se determin apte reele primitive, apte sisteme cristaline: cubic; ptratic; rombic; romboedric; monoclinic; triclinic; hexagonal. 12. Tipuri de reele cristaline : reele ionice. Aceste reele au n noduri ioni pozitivi i negativi, aranjai alternativ. Volumele ionilor pot fi apropiate ca valoare (a) sau diferite (b). Forele de coeziune dintre particule sunt de tip electrostatic, legturi chimice ionice. n reele ionice cristalizeaz sruri ca NaCl, KCl, MgCl2 etc. Legturile chimice dintre particule sunt puternice, fapt verificat experimental prin msurarea unor puncte de topire foarte ridicate (de ex.: p.t.NaCl = 8000C). Cantitatea de cldur necesar pentru topirea unei substane se numete energie de legtur. Observaie: n nodurile unei reele ionice, n afar de ionii elementelor chimice, se pot gsi i ioni compui: SO42-, Cr2O72-, MnO2-, [Fe(CN)6]4- etc. 13. Tipuri de reele cristaline : reele atomice. n aceste reele, nodurile sunt ocupate de atomi neutri electric, legai prin legturi covalente. i aceste cristale au puncte de topire ridicate. Carbonul (ca diamant i grafit) cristalizeaz n reea atomic. n diamant, fiecare atom de carbon se afl n centrul i colurile unui tetraedru regulat, la distane de 1,54 , ceea ce confer diamantului o duritate foarte mare. Reeaua grafitului este de tip hexagonal. Distanele ntre atomii din acelai plan sunt de 1,42 , dar ntre planuri, distana este mare, de 0,335 nm, ceea ce ofer duritate mic grafitului i proprietatea de clivaj (desprindere n foie). Reele atomice mai formeaz siliciul, germaniul, carbura de siliciu (SiC), sulfura de germaniu (GeS2), azoturile, fosfurile. 14. Tipuri de reele cristaline : reele moleculare. n acest caz, nodurile reelei cristaline sunt ocupate de molecule nepolare sau polare, mai mult sau mai puin deformate, n funcie de mrimea momentului dipol.Forele ce menin moleculele n cristal sunt de natur van der Waals, de dispersie n cazul moleculelor nepolare i de orientare n cazul celor polare. Forele de coeziune fiind slabe, cristalul se topete la temperatur joas, densitatea i duritatea sunt mici, iar presiunea de vapori relativ ridicat. n reele moleculare cristalizeaz majoritatea hidrocarburilor i a nemetalelor. Reelele cristaline cu molecule polare sunt ntlnite la combinaiile organice. 15. Tipuri de reele cristaline : reele metalice. Nodurile reelelor metalice sunt ocupate de ioni metalici pozitivi i de atomi neutri, iar ntre noduri exist electroni ce nu intervin n legturi i se pot deplasa liberi prin cristal.Majoritatea substanelor cu reele metalice cristalizeaz n sistem compact cub cu fee centrate (Al, Cu, Au, Ni, Pb, Pt), n timp ce alte metale cristalizeaz n reea hexagonal compact (Be, Mg, Cd), cu numr de coordinaie 12. 16. Relaii de nrudire cristalografic. Repartizarea ordonat a elementelor exterioare ale cristalelor (fee, muchii, coluri) fa de un centru, ax sau plan formeaz simetria cristalului. Orice clasificare a sistemelor cristaline se bazeaz pe stabilirea unor tipuri structurale, caracteristice unei categorii largi de compui. Totalitatea speciilor cristaline ce se definesc prin acelai tip structural se numesc izotipe. Cel mai nalt grad de nrudire este reprezentat de relaia de izomorfism. Izomorfismul reprezint proprietatea substanelor cu compoziie chimic diferit de a cristaliza n aceeai form cristalin. De exemplu: CaCO3, MgCO3, ZnCO3, BaSO4, PbSO4. Pentru ca dou substane s fie izomorfe, trebuie s aib acelai tip de fore de coeziune, uniti structurale de dimensiuni apropiate, cu aceeai orientare geometric n spaiu i legturi chimice similare. O proprietate caracteristic substanelor izomorfe este formarea soluiilor solide, care sunt amestecuri omogene de substane ce conin unul sau mai muli compui izomorfi. Polimorfismul este proprietatea substanelor solide de a cristaliza n mai multe forme cristaline. Formele polimorfe se pot transforma una n alta i fiecare este stabil ntr-un anumit domeniu de temperatur. 17. Definii cldura latent de topire (lt). Se numete cldur latent de topire (lt) cantitatea de cldur, msurat n calorii, consumat pentru topirea unui gram de substan, la temperatur constant.18. Definii cldura latent molar de topire (Lt) .Se numete cldur latent molar de topire (Lt) cantitatea de cldur, msurat n calorii, consumat pentru topirea unui mol de substan, la temperatur constant. lt M = Lt unde M este masa molar a substanei. 19. Definii principiul I al termodinamicii i dai expresia lui matematic. Def: Energia nu poate fi creat, nici distrus, ea poate fi transformat ntr-o alt form de energie.E = Q + W E = E2 - E120. Energia intern funcie de stare ce caracterizeaz principiul I al termodinamicii. Energia intern a unui sistem reprezint toate formele de energie dintr-un mol de substan: de translaie, de vibraie, de rotaie, energie cinetic i potenial a electronilor. Se produce o variaie a energiei interne a unui sistem atunci cnd acesta primete sau cedeaz cldur sau lucru mecanic. Prin convenie, cldura Q sau lucrul mecanic W acceptate de sistem (proces endoterm) se noteaz cu (+) iar cldura i lucrul mecanic cedate sau produse de sistem (proces exoterm), se noteaz cu (-). 21. Entalpia funcie de stare ce caracterizeaz principiul I al termodinamicii. Dac se formuleaz principiul I alegnd ca variabile presiunea i temperatura, se definete o nou funcie de stare, entalpia (coninut caloric), care depinde de presiune, temperatur i compoziia sistemului. H = H (p,T, n1, n2, ......ni) Ca i energia intern, entalpia este o funcie de stare ce caracterizeaz principiul I al termodinamicii. H = E + pV unde pV reprezint lucrul mecanic iar E este energia intern. Majoritatea proceselor fizice i chimice decurge la presiune constant, deci expresia lucrului mecanic va fi: W = - pV La presiune constant, variaia cldurii sistemului produce variaie de volum. Dac lucrul mecanic este produs de sistem, el are semn negativ. 22. Calorimetrul izoterm. Calorimetrul izoterm clasic este un vas nchis cu perei dubli (manta), ntre care se introduce un amestec de ap cu ghea. Cldura de reacie degajat este preluat de amestecul rcitor. n contact cu acesta se afl un capilar gradat, cu mercur, care va suferi o deplasare provocat de contracia mercurului la topirea gheii. Aceast contracie are loc datorit scderii volumului amestecului din manta (gheaa are volumul mai mare dect aceeai cantitate de ap lichid, iar la topire, volumul scade). 23. Legile termochimiei : legea Lavoisier Laplace. Definiie. Efectele calorice a dou reacii opuse sunt egale ca valoare numeric dar de semn contrar. Exemplu: CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) H0c.s. = - 212,8 kcal CO2 (g) + 2 H2O (l) CH4 (g) + 2 O2 (g) H0c.s. = + 212,8 kcal 24. Legile termochimiei : legea Hess. Definiie. Efectul caloric global al unei reacii chimice nu depinde de numrul etapelor intermediare i este egal cu suma efectelor calorice pariale.25. Definii principiul II al termodinamicii.Definiie. Cldura nu poate fi transformat complet in lucru mecanic, electric sau chimic. Definiie. Cldura trece de la o surs cu temperatur mai ridicat la una cu temperatur mai sczut i nu invers.26. Entropia funcie de stare ce caracterizeaz principiul II al termodinamicii. Entropia este o funcie termodinamic i de stare, fiind definit ca o msur a probabilitii P. S = k ln P-P este numrul de aranjri posibile ale moleculei pe care le poate accepta un sistem cand se afl intr-o anumit stare. K este constanta lui Boltzman:27. Entalpia (energia) liber Gibbs funcie de stare ce caracterizeaz principiul II al termodinamicii. Pentru a putea prevedea sensul n care se desfoar un proces ntr-un sistem neizolat, s-a introdus funcia termodinamic numit energie liber sau entalpie liber. Ea se definete ca fiind partea de energie ce se poate transforma n lucru mecanic. G = H T SEnergia liber, ca i celelalte funcii de stare, este o mrime extensiv i nu i se poate determina valoarea absolut, ci numai variaia. G = H T S28. Ineria chimic i importana ei. Ineria chimic este un fenomen extrem de important. Ea depinde de viteza cu care se rupe legtura covalent. Multe substane indispensabile vieii se gsesc n condiii standard ntr-o stare de stabilitate termic. Combustibilii, alimentele, alte substane organice pot fi conservate n contact cu aerul numai datorit ineriei lor. Pentru aceste substane, starea de echilibru este atins la transformarea lor n CO2 + H2O. Dac echilibrele s-ar stabili foarte repede, viaa ar fi imposibil. 29. Viteza de reacie. Definiie. Viteza de reacie reprezint variaia concentraiei unei substane n unitatea de timp. Variaia concentraiei pentru un interval de timp infinit mic se numete vitez real a reaciei: sau , unde v = vitez real; dCR = variaia concentraiei reactanilor; dCP = variaia concentraiei produilor de reacie; dt = variaia timpului. Viteza medie reprezint variaia concentraiei (C1 C2) pentru un interval finit de timp (t1 t2). Se exprim prin relaia:

30. Reacii de ordinul I. Dac n reacia chimic particip un singur reactant, reacia este de ordinul I: A produi Viteza de reacie este proporional cu concentraia reactantului, CA. Ecuaia cinetic a reaciei va fi: 31. Ce reprezint i cum se definete parametrul t1/2 (sau t)? Pentru caracterizarea unei transformri se folosete noiunea de timp de njumtire, care reprezint timpul necesar reducerii la jumtate a concentraiei iniiale. Se noteaz cu t1/2 sau (litera greceasc tau). 32. Reacii de ordinul II. O reacie ce are loc ntre dou molecule este o reacie de ordinul II. Descreterea concentraiei reactantului A este egal cu descreterea concentraiei reactantului B. A + B produi Ecuaia cinetic va fi: n cazul n care CA = CB, ecuaia cinetic poate fi scris :

33. Reacii de ordin multiplu. n mod similar putem scrie ecuaiile cinetice ale reaciilor de ordin superior: aA + bB + cC + ....... produi unde a, b, c reprezintnumrul de moli din substanele A, B i C care reacioneaz. 34. Constanta de vitez. Constanta de proporionalitate k din ecuaiile vitezelor de reacie se numete constant de vitez. Ea reprezint viteza de reacie pentru cazul ideal cnd concentraia fiecrui reactant este egal cu unitatea. v = k Cn , deci Fiind independent de concentraie, constanta de vitez k este o proprietate caracteristic a reaciei i permite compararea vitezelor diferitelor reacii, efectuate la aceeai temperatur i n aceleai condiii de reacie. 35. Influena temperaturii asupra constantei de vitez. Diferitele observaii experimentale arat c la o cretere a temperaturii cu 100C, viteza de reacie crete de dou pn la patru ori, n cele mai multe cazuri. Pentru caracterizarea acestei dependene s-a introdus coeficientul de temperatur, egal cu raportul constantelor de vitez la temperaturile (T + 100C) i T0C. Svante Arrhenius a gsit o relaie empiric ce exprim dependena constantei de vitez de temperatur: ln k = ln A 36. Energia de activare. Ea este energia de activare, energia necesar unei molecule pentru a ajunge n stare activat. Doar moleculele care au energia mai mare sau cel puin egal cu energia de activare pot reaciona. Ea/RT este factorul lui Boltzman ce reprezint fraciunea moleculelor cu energie suficient de mare pentru a produce o reacie chimic. Energia de activare se exprim n calorii/mol sau kilocalorii/mol. Ea msoar bariera de energie care trebuie nvins pentru ca reacia s poat avea loc.37. Influena presiunii asupra constantei de vitez. Se exercit n special la reaciile care se petrec n faz gazoas, caz n care variaia presiunilor pariale este egal cu variaia concentraiei: p = R T C sau C= Efectele presiunii nu sunt mari, iar n cazul reaciilor neionice se manifest numai la presiuni foarte ridicate, de mii de atmosfere. n cazul reaciilor ionice, dimoleculare, creterea presiunii mrete viteza de reacie i datorit efectului electrostatic ce apare ntre ioni. Dispariia sarcinilor electrice micoreaz viteza de reacie. 38. Influena catalizatorilor asupra constantei de vitez. Catalizatorii accelereaz doar reacii termodinamic posibile, care decurg spontan n sensul stabilirii unui echilibru. Catalizatorii intervin n cinetica chimic i n mecanismele de reacie fr a avea vreo influen asupra echilibrelor. Ei cresc viteza de reacie prin micorarea energiei de activare. Catalizatori diferii, acionnd asupra aceluiai substrat pot duce la formarea unor produi de reacie diferii. ntre catalizator i reactani nu se stabilesc raporturi stoechiometrice. 39. Cataliza omogen. Cataliza poate fi omogen, cnd catalizatorul i componentele sistemului se gsesc n aceeai fazSe produce atunci cnd catalizatorul i reactanii constituie o singur faz (lichid, gazoas). n prezena catalizatorului, reacia are loc n dou etape: A + Cat ACatACat + B AB + Cat , unde AB este un compus intermediar. 40. Cataliza eterogen. Cataliza poate fi eterogen, cnd catalizatorul constituie o faz separat.Se produce ntre reactani i catalizatori care constituie faze diferite: solid gaz, solid lichid, lichid gaz, lichid lichid. Deoarece reaciile se petrec numai la suprafaa catalizatorului, nseamn c mrimea i proprietile suprafeei, compoziia chimic a stratului superficial etc. intervin asupra reaciei chimice. Interaciunea dintre catalizator i reactani are loc prin procesul de adsorbie (atragere i reinere la suprafaa solidului a moleculelor din mediul de reacie). 41. Promotori i inhibitori catalitici. Unele substane (fr activitate catalitic), introduse n proporii mici n reelele unor catalizatori, pot mri considerabil activitatea acestora. Promotorii cresc activitatea catalitic prin dou procedee: mresc numrul de centri activi; introduc defecte n reeaua cristalin a catalizatorului. Alt categorie de substane otrvurile sau inhibitorii catalitici introduse n cantiti mici n mediul de reacie ncetinesc sau inhib complet reacia. Ele acioneaz prin chemosorbia ireversibil la suprafaa catalizatorului, blocnd centrii activi.n general, otrvurile conin atomi cu perechi de electroni neparticipani, cu ajutorul crora stabilesc legturi chimice cu atomi de la suprafaa catalizatorului. 42. Reacii reversibile i starea de echilibru chimic.Definiie. Reaciile care pot decurge n ambele sensuri se numesc reacii reversibile. Exemplu: reacia dintre I2 i H2. Dac lum cte un mol din fiecare reactant i nclzim amestecul la volum constant (vas nchis) la 300 5000C, se formeaz HI (acid iodhidric). H2 + I2 2 HIReacia nu este total. O parte din reactani rmn necombinai, orict am prelungi nclzirea. n vas vom avea un amestec de H2, I2 i HI. Dac introducem, ntr-un vas identic, HI pur pe care l nclzim la aceeai temperatur, are loc o disociere a acidului n elemente: 2 HI H2 + I2 Nici aceast reacie nu este total i vom avea n vas acelai amestec obinut i n experimentul anterior, n aceleai proporii. Spunem c ntre cele trei substane se stabilete un echilibru chimic i cele dou reacii se pot scrie ntr-una singur, cu semnul . H2 + I2 2 HI Starea de echilibru nu este un proces lipsit de transformri chimice, dar acestea (reacia direct i cea invers) se desfoar cu viteze egale. Energia liber a sistemului este minim i constant. La starea de echilibru, cantitatea de reactani care se transform n produi de reacie n unitatea de timp este egal cu cantitatea de produi de reacie ce reformeaz reactanii n aceeai unitate de timp. 43. Legea aciunii maselor (legea echilibrelor chimice). Legea echilibrelor chimice sau legea aciunii maselor, elaborat de Guldberg i Waage n 1864 se enun astfel: Definiie. La temperatur constant, raportul dintre produsul concentraiilor produilor de reacie i produsul concentraiilor reactanilor este constant i reprezint constanta de echilibru. Pentru o reacie de ordin superior de tipul: aA + bB + cC + .. mM + nN + pP + . constanta de echilibru va fi: unde a,b,c,m,n,p numr de moli. Constanta de echilibru se mai poate exprima i n funcie de presiunile pariale ale componenilor, n cazul sistemelor gazoase: unde pA, pB, pC, pM, pN, pP presiuni pariale. 44. Principiul Le Chtelier (principiul echilibrului mobil).Definiie. Dac se modific unul dintre factorii la care un sistem este n echilibru (temperatur, presiune, concentraie), sistemul va tinde de la sine s anuleze, pe ct posibil, efectul acestui factor. 45. Precizai influena presiunii asupra echilibrelor la reaciile n faz gazoas. Presiunea nu influeneaz viteza de reacie n cazul solidelor sau lichidelor deoarece volumele ocupate de ele nu variaz sesizabil sub influena presiunii. n cazul gazelor, avem dou tipuri de reacii: a) reacii care decurg fr variaie de volum i n acest caz poziia echilibrului nu este influenat de presiune Exemplu: N2 + O2 2 NO 2 volume2 volume b) reacii care decurg cu variaie de volum i atunci poziia de echilibru este influenat de variaia presiunii N2 + 3 H2 2 NH3 4 volume 2 volumeO cretere a presiunii deplaseaz echilibrul spre partea unde volumul (numrul de molecule) este mai mic. n reacia de mai sus, cea de sintez a amoniacului, obinerea produsului de reacie dorit este favorizat de creterea presiunii. 46. Precizai influena temperaturii asupra echilibrului unei reacii chimice. Viteza unei reacii chimice este influenat de temperatur. Exemplu: descompunerea carbonatului de calciu CaCO3 CaO + CO2 - Q Reacia are loc cu att mai repede cu ct temperatura este mai ridicat. Descompunerea carbonatului de calciu este o reacie endoterm, iar prin creterea temperaturii se favorizeaz formarea acelor compui care absorb cldur. n reaciile care decurg cu degajare de cldur (exoterme), scderea temperaturii duce la deplasarea echilibrului n sensul formrii compuilor care degaj cldur. Exemplu: 2 NO + O2 2 NO2 + Q Transformarea monoxidului de azot n dioxid de azot este o reacie exoterm i necesit rcire. Cu ct cldura degajat n reacie este ndeprtat mai repede, cu att mai mult este favorizat formarea produsului dorit, NO2. Concluzie. Creterea temperaturii duce la deplasarea echilibrelor n sensul reaciilor endoterme, iar scderea temperaturii duce la deplasarea echilibrelor n sensul favorizrii reaciilor exoterme.

47. Precizai influena concentraiei reactanilor asupra poziiei de echilibru. Dac se mrete concentraia uneia dintre substanele participante la reacie, atunci echilibrul se deplaseaz n sensul consumrii acestei substane, pentru a se menine aceeai valoare a constantei de echilibru. Exemplu: 2 SO2 + O2 2 SO3 Dac se mrete concentraia oxigenului, adic numitorul devine mai mare, pstrarea constantei de echilibru la aceeai valoare se face prin mrirea valorii numrtorului, adic prin creterea concentraiei trioxidului de sulf; echilibrul se va deplasa spre dreapta. n practica industrial se introduce de obicei n exces unul din reactanii mai ieftini pentru a deplasa echilibrul spre formarea produilor de reacie. n acelai mod, dac se micoreaz concentraia uneia dintre substanele rezultate din reacie, echilibrul se va deplasa n sensul formrii acelei substane. Exemplu: NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl 48. Echilibre n sisteme eterogene. Cnd la o reacie particip o substan solid i o faz gazoas, sistemul este eterogen. De exemplu, disocierea termic a carbonatului de calciu este o reacie n sistem eterogen: CaCO3 CaO + CO2 Valoarea constantei de echilibru n funcie de presiune va fi:

Un alt echilibru eterogen este cel de disociere a cristalohidrailor. Dac se urmrete descompunerea termic a sulfatului de sodiu hidratat: Na2SO410 H2O Na2SO4 + 10 H2O constanta de echilibru va fi: Deoarece cele dou componente solide CaO i CaCO3 au presiuni de vapori constante (la o temperatur dat), presiunile lor de vapori (foarte mici) pot fi incluse n constanta de echilibru, care devine: ntr-un spaiu nchis, presiunea de disociere a carbonatului de calciu este independent de cantitile din cele dou faze solide; presiunea dioxidului de carbon n aceste condiii depinde numai de temperatur, fiind constant pentru o valoare dat a acesteia. 49. Solubilitatea substanelor lichide. Dup solubilitatea reciproc, se deosebesc mai multe sisteme lichid lichid: lichide nemiscibile, parial miscibile i complet miscibile. De exemplu, apa i alcoolul sunt complet miscibile, apa i eterul sunt parial miscibile iar apa i mercurul sunt nemiscibile. 50. Amestecuri de lichide miscibile Sunt amestecuri binaremiscibile in orice proporie. Aceste sisteme sunt formate dindou faze: faza lichid i faza gazoas (vaporii). Presiuneatotal (P) a vaporilor este egal cu suma presiunilor parialeP1 i P2 ale celor dou componente: P = P1 + P251. Echilibrul de distribuie lichid vapori. Desfurarea procesului de separare, prin evaporri i condensri repetate, se poate explica prin intermediul diagramei de faz temperatur - compoziie .Avem un amestec format din compuii A (volatil) i B (nevolatil), de compoziie x1 . Dac se nclzete acest amestec la temperatura T1 , vaporii produi au compoziia reprezentat de intersecia curbei de compoziie a vaporilor i izoterm, adic x2 . Cnd aceti vapori sunt rcii, se obine un amestec lichid cu aceeai compoziie x2 reprezentat de intersecia dintre vertical i curba de compoziie a lichidului. Astfel, printr-o prim distilare (evaporare condensare = un echilibru de faz) din amestecul iniial de compoziie x1 s-a obinut un amestec de compoziie x2. Acest proces de deplasare din faz lichid n vapori i napoi n faz lichid reprezint un taler. Continund repetarea evaporrilor i condensrilor se obine un lichid mai bogat n component B i o faz de vapori mai bogat n component A. 52. Distilarea simpl. Distilarea simpl se aplic n separarea amestecurilor binare de lichide atunci cnd punctele de fierbere ale celor dou componente difer cu mai mult de 100C. Distilarea simpl se realizeaz ntr-un distilator.53. Distilarea fracionat (rectificarea). Se folosete ca metod de separare a amestecurilor de lichide care au puncte de fierbere foarte apropiate. Se lucreeaz cu coloane de rectificare n care se realizeaz un numr foarte mare de echilibre ntre faza lichid i cea gazoas (o multitudine de distilri simple). Coloana de rectificare este format dintr-o serie de desprituri numite talere pe care are loc stabilirea echilibrului lichid - vapori. Coloana este un aparat n care un curent ascendent de vapori vine n contact cu un curent descendent de lichid (reflux). La sfritul rectificrii, n balon va rmne componentul mai nevolatil, iar cel volatil va fi cules pe la partea superioar a coloanei, sub form de vapori, va fi rcit i stocat corespunztor. Coloanele de rectificare pot fi cu talere sau, cele mai eficiente, cu umplutur. Umplutura este realizat din diferite materiale. Rectificarea este o metod deosebit de important n industria produselor petroliere, n industria alimentar la separarea alcoolilor rezultai prin fermentaie, la separarea oxigenului de azotul din aer etc. 54. Amestecuri de lichide nemiscibile. Dou lichide nemiscibile nclzite mpreun vor fierbe la temperatura la care suma presiunilor de vapori va fi egal cu presiunea atmosferic. Punctul de fierbere al amestecului este mai sczut dect cel al componentei mai volatile.Separarea componentelor unui asemenea amestec se realizeaz introducnd vapori de ap n lichidul nemiscibil ce urmeaz a fi distilat. O parte din vapori condenseaz, cldura lor de vaporizare degajat servind la vaporizarea componentei mai volatile. Operaia se numete antrenare cu vapori de ap. Prin antrenarea cu vapori de ap se pot distila la temperaturi mai joase de 1000C substane ce fierb la temperaturi mult mai mari.

55. Amestecuri azeotrope. Amestecurile de lichide ce prezint la o anumit compoziie puncte de fierbere mai sczute dect componentele pure sunt amestecuri azeotrope cu punct de fierbere minim, iar cele ce prezint puncte de fierbere mai ridicate, amestecuri azeotrope cu punct de fierbere maxim. 56. Extracia cu solveni. Prin extracie se nelege transferul unei substane dizolvate ntr-un solvent ntr-un al doilea solvent, nemiscibil sau parial miscibil cu primul. Compuii dizolvai care se supun distribuiei ntre cei doi solveni manifest preferine pentru unul sau altul dintre solveni, participnd n mod selectiv la procesul de transfer. Dac la echilibru, concentraiile componenilor sunt sensibil diferite ntre cei doi solveni, procesul poate fi folosit n scopul separrii componenilor. Dac unui amestec de dou lichide nemiscibile (sau parial miscibile) i se adaug o a treia substan, solubil n ambele lichide, aceast substan se repartizeaz ntre cele dou straturi. S-a dovedit experimental c indiferent de cantitatea substanei adugate, ea se distribuie ntre cele dou straturi n aa fel nct raportul dintre concentraiile C1 (n primul strat) i C2 (n al doilea strat) ale substanei este constant. Acest raport al concentraiilor este numit coeficient de repartiie a substanei ntre cei doi solveni. 57. Presiunea de vapori a soluiilor : prima lege a lui Raoult. Moleculele din starea gazoas (vapori) exercit o presiune asupra pereilor vasului i suprafeei lichidului, numit presiune de vapori. Presiunea de vapori a unui lichid depinde de natura acestuia i crete odat cu creterea temperaturii.Conform primei legi a lui Raoult: scderea relativ a presiunii de vapori a unei soluii diluate este egal cu fracia molar a substanei dizolvate

. n aceast expresie, n este numrul de moli de substan dizolvat; n0 este numrul de moli de solvent, n/( n+ n0) este fracia molar a substanei dizolvate. 58. Difuzia : definiie, vitez de difuzie. Este procesul fizic de ntreptrundere a particulelor unei substane printre particulele altei substane. Difuzia este un proces cinetic ce are loc n dublu sens, este datorat agitaiei termice i are ca efect egalarea concentraiei sistemului. Fiind un proces cinetic, difuzia va decurge cu o vitez de difuzie. Dei moleculele fluidelor au viteze foarte mari, viteza lor de difuzie este mic, pentru c drumul parcurs de fiecare molecul este mic, ea suferind un numr mare de ciocniri cu alte molecule. Mrirea vitezei de difuzie are loc prin creterea temperaturii i a presiunii (la gaze). Viteza de difuzie este influenat i de masa molecular a particulelor. Cu ct aceasta este mai mic, moleculele difuzeaz mai uor. De aceea, hidrogenul este cel mai difuzibil gaz. Expresia vitezei de difuziune este: unde: dx - cantitatea de substan care difuzeaz n unitatea de timp (dt) pe unitatea de suprafa S; D - constanta de difuzie; dc - reprezint variaia concentraiei pe unitatea de lungime dl; (-) - semnul minus indic variaia concentraiei pn la echilibru. 59. Osmoza : definiie, descrierea unui osmometru. Definiie. Osmoza reprezint difuzia unui solvent ntr-o soluie a sa printr-o membran semipermeabil.n cazul a dou soluii de concentraii diferite, separate printr-o membran semipermeabil, difuzia are loc de la soluia mai diluat spre cea mai concentrat. Punerea n eviden a osmozei se face folosind o celul osmotic, ce const dintr-o plnie semisferic cu coad lung, pe circumferina creia se leag o membran semipermeabil, natural sau artificial. 60. Presiunea osmotic. Definiie. Presiunea osmotic este presiunea care trebuie aplicat unei soluii ca s opreasc ptrunderea solventului n soluia sa prin membrana ce separ cele dou lichide. Definiie. Presiunea osmotic este presiunea suplimentar necesar realizrii echilibrului dintre soluie i solvent. Presiunea osmotic este o msur a tendinei de diluare a soluiei. Ea se msoar prin diferena dintre presiunea hidrostatic a soluiei ps i cea a solventului pur p0. = ps p0 = gh presiunea coloanei hidrostatice la echilibru 61. Tipuri de membrane semipermeabile. Membrane semipermeabile:a. Naturale animale: basici de porc sau peste vegetale foite de pergament b. artificiale anorganice: membrane Traube, frite organice: celofan. 62. Prima lege a presiunii osmotice. Definiie. La aceeai temperatur, soluii diferite dar cu acelai numr de molecule dizolvate n volume egale de solvent au ntotdeauna aceeai presiune osmotic. Prima lege a presiunii osmotice arat c la volum constant i la aceeai temperatur, valoarea presiunii osmotice depinde numai de numrul de molecule dizolvate i nu de natura substanei dizolvate. 63. A doua lege a presiunii osmotice.Definiie. Presiunea osmotic a unei soluii diluate este egal cu presiunea pe care ar exercita-o substana dizolvat, dac ar fi n stare gazoas, ar ocupa acelai volum ca soluia i ar avea aceeai temperatur. Aceast lege este valabil doar pentru soluii ideale; soluiile diluate o urmeaz cu aproximaie. 64. Osmoza invers. Este procesul de osmoz ce are loc atunci cnd asupra soluiei din celula osmotic acioneaz o presiune exterioar mai mare dect presiunea osmotic. n acest caz, are loc osmoza invers, solventul existent n soluie trecnd prin membran n compartimentul cu solvent pur. Procesul de curgere a lichidului are loc de la soluia concentrat spre solvent. Membranele semipermeabile ce se folosesc n procesul de osmoz invers sunt confecionate din acetat de celuloz, nylon, poliamid etc. 65. Electrochcimie : factorul de corecie vant Hoff (i). S-a constatat ca soluiile de electrolii (acizi, baze, sruri) au presiuni osmotice mai mari dect cele calculate dup legea lui vant Hoff, = RTC. De aceea, n ecuaia de mai sus s-a introdus un factor de corecie i numit factorul lui vant Hoff care reprezint raportul dintre presiunea osmotic msurat i cea calculat. = iRTC n cazul soluiilor de neelectrolii, i = 1. n soluiile de acizi, baze, sruri, valoarea lui i este mai mare dect 1; ea difer cu natura soluiei i crete cu diluia. Exemplu: NaCl Na+ , Cl-i 2 MgCl2 Mg2+, 2 Cl- i 3 FeCl3 Fe3+, 3 Cl-i 4Interpretarea corect a abaterilor observate pentru soluiile de electrolii a fost fcut de Svante Arrhenius (1887) care a semnalat pentru prima oar existena n soluie a ionilor, particule independente ncrcate cu sarcini electrice. 66. Electrochimie : coeficientul osmotic (fo). Definiie. Se numete coeficient osmotic (fo) raportul dintre valoarea factorului i efectiv msurat i numrul maxim de ioni (n) ce se pot forma dintr-o substan la diluie infinit. Coeficientul osmotic reprezint fraciunea din cantitatea total de substan care exist n soluie sub form de ioni sau alte particule ce pot produce o modificare a proprietilor coligative ale soluiei. O parte din ionii din soluie formeaz perechi i sunt indisponibili pentru producerea acestor fenomene.ntr-o soluie apoas ce conine ioni, cei mai muli rmn separai i se comport ca particule independente. Totui, unii dintre ei se atrag i formeaz perechi de ioni de semn contrar ( + - )67. Electrochimie : activiti i coeficient de activitate (fa). n soluiile de electrolii, fiecare ion este nconjurat de un nor ionic de semn contrar. Pentru a ndeprta un ion de acest nor, este nevoie de energie pentru nvingerea forelor electrostatice. Fraciunea de ioni eliberai de norii ionici reprezint concentraia efectiv, real, a ionilor n soluie, adic activitatea ionilor (a). Activitatea unui ion este egal cu produsul dintre concentraia sa (c) i coeficientul de activitate (fa). a = fa c Aceast relaie reflect interaciunile ce au loc n sistem. Cu ct o soluie este mai diluat cu att crete distana dintre ioni, care interacioneaz mai slab. Pentru soluii foarte diluate, fa = 1.Coeficientul de activitate reflect abaterea unei soluii de electrolit de la comportarea ideal. 68. Dai exemple de electrolii tari i slabi.n funcie de valoarea conductibilitii echivalente, electroliii se mpart n: electrolii tari la care conductibilitatea nu variaz dect foarte puin cu concentraia. Exemplu: srurile (NaCl, KBr, KNO3, Na2SO4, Na2CO3, CH3COONa etc.), hidroxizii metalici solubili (NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2), acizi minerali (HCl, HI, H2SO4, HNO3, HClO4). electrolii slabi a cror conductibilitate crete mult la diluarea soluiei. Exemplu: acizi organici (CH3COOH, C6H5-COOH, HCN), unii acizi anorganici (H2S, H2Se, H2CO3, H3BrO3, H2SO3, H2SiO3), amoniacul i derivaii si organici, amine primare, secundare, teriare etc. 69. Descriei pila reversibil Daniell. Plcua de zinc este scufundat n soluie 1 m de sulfat de zinc iar cea de cupru n soluie 1 m de sulfat de cupru. Legtura ntre cei doi electrozi este realizat n interiorul pilei printr-o punte salin (de exemplu K2SO4). Cnd se nchide circuitul n exteriorul pilei, de pe plcua de zinc se desprind ioni Zn2+ ce trec n soluie i simultan, n cellalt compartiment, pe plcua de cupru se depun din soluie ioni de Cu2+ sub form de cupru metalic. Prin circuitul exterior trec electronii necesari acestor procese de la zinc la cupru. Prin puntea salin trec ionii sulfat necesari cationilor care apar n soluia de sulfat de zinc. La electrozi au loc reaciile: C (-) : Zn - 2 e- Zn2+ A (+) : Cu2+ + 2 e- Cu ________________________________ Reacia total: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Pila Daniell poate fi reprezentat astfel: (-) Zn Zn2+SO42- Cu2+SO42- Cu (+) Aceast pil electric este o pil reversibil. Procesele de mai sus pot avea loc n sens invers dac se aplic pilei n circuitul exterior o diferen de potenial mai mare i opus celei generate de pil. Cuprul metalic va trece n soluie ca ioni de Cu2+ iar zincul se va depune din soluie napoi pe plcu. 70. Metoda electrometric de msurare a pH-ului. pH-ul unei soluii poate fi determinat prin msurarea forei electromotoare a unei pile formate dintr-un electrod de hidrogen sau sticl (ca electrod indicator) i un electrod de calomel (ca electrod de referin sau de comparaie).Deoarece electrodul de hidrogen este foarte sensibil, se nlocuiete de obicei cu un electrod al crui potenial este cunoscut n raport cu electrodul standard de hidrogen. Electrodul de sticl este alctuit dintr-o membran de sticl special, de obicei de form sferic, ce se comport ca o membran semipermeabil pentru ionii de hidroniu. n interiorul sferei care conine aceast membran se introduce o soluie tampon cu pH constant i o plcu de platin scufundat n soluie, ce reprezint electrodul de referin intern. Sticla din care sunt confecionai electrozii are anumite proprieti : sensibilitate la variaia pH-ului, durabilitate n timp, higroscopicitate ridicat i rezisten electric. Electrodul se introduce ntr-o soluie cu pH necunoscut. Dac de cele dou pri ale membranei se afl soluii cu concentraii diferite de H3O+, apare o diferen de potenial. n determinrile de pH, potenialul electrodului indicator se msoar n raport cu potenialul constant al unui electrod de referin. Drept electrod de referin se folosete electrodul de calomel. El este format dintr-un vas de sticl n care se introduce amestecul format din mercur metalic i calomel uscat (clorur mercuroas) n soluie de clorur de potasiu, deasupra unui strat de mercur metalic ce se gsete n vasul de sticl. Contactul electric ntre mercurul metalic i borna de conectare a electrodului se face printr-un fir de platin. Hg (l) Hg2Cl2 KCl (l) 71. Coroziunea chimic i electrochimic. Coroziunea chimic se datoreaz aciunii gazelor, substanelor chimice asupra suprafeei metalice. Se formeaz o pelicul de sare sau oxid care atac metalul n continuare. Coroziunea chimic se produce din cauza afinitii dintre metal i unele gaze (O2; SO2; H2S; HCl gazos; CO; CO2; H2) sau lichide ru conductoare de electricitate (alcooli; benzine; benzoli etc.) provocnd modificri ale metalului manifestate prin: dizolvarea prilor componente i pierderi de material; splarea componenilor; dezagregarea materialului de ctre cristalele srurilor care se formeaz n porii si; mrirea sau reducerea particulelor, deci i a ntregii mase a metalului. Intensitatea procesului de coroziune chimic este condiionat de: natura materialului, natura materialului coroziv, concentraia, temperatura i presiunea mediului coroziv i durata de contact. Coroziunea electrochimic este cea mai important. Se produce atunci cnd metalul este n contact cu umiditatea. 72. Pasivitatea metalelor. Definiie. Este o stare de maxim rezisten pe care o prezint unele metale i aliaje ntr-un mediu dat, n urma formrii unei pelicule protectoare pe suprafaa metalic. Pasivizarea conduce la inhibarea cinetic a reaciei de ionizare, conferind metalelor caracter de metal nobil, inatacabil. Dintre metale, o mare capacitate de pasivizare prezint cromul, nichelul, aluminiul, fierul etc. De exemplu, fierul, aluminiul i cromul se dizolv n acid azotic diluat. Dac sunt tratate iniial cu acid azotic concentrat, la introducerea n acid azotic diluat nu se mai dizolv. Plumbul se pasivizeaz n acid sulfuric, datorit formrii pe suprafa a unei pelicule protectoare de sulfat de plumb. Magneziul se pasivizeaz n soluii alcaline. Prin nlturarea peliculei protectoare, metalul trece din nou n forma activ. 73. Adsorbie i coeficient de adsorbie: definiie, expresie, uniti de msur. Atunci cnd ptrunderea unor particule (molecule, ioni, macromolecule) are loc n ntreaga mas a unei componente a sistemului, procesul se numete absorbie. Dac particulele se concentreaz doar la suprafaa de separare (interfaa) dintre componente, procesul poart numele de adsorbie. Adsorbia reprezint acumularea la suprafaa unei substane lichide sau solide a unei alte substane. Substana pe a crei suprafa se produce fenomenul se numete adsorbant (adsorbent) iar substana care se adsoarbe se numete adsorbat.ndeprtarea unei substane sorbite de pe sorbant sau din interiorul acestuia se numete desorbie. Mrimea ce caracterizeaz adsorbia este coeficientul de adsorbie, definit ca raportul dintre cantitatea de adsorbat x i unitatea de suprafa a adsorbantului S. Adsorbanii uzuali sunt fie sisteme capilare, fie pulberi-suspensii a cror suprafa este neomogen, deosebindu-se esenial de suprafaa neted a lichidelor. La lichide, suprafaa geometric va coincide cu cea real. La adsorbanii solizi, suprafaa real este ntotdeauna cu mult mai mare dect cea geometric. De aceea este necesar s se introduc o mrime care msoar suprafaa real a solidelor; aceasta este suprafaa specific. Ea se definete ca suprafaa, exprimat n cm2 sau m2, pe care o prezint la adsorbie un gram de adsorbant solid, sau suprafaa raportat la unitatea de volum. Ss = S / m [cm2/g ; m2/g] 74. Caracterizai adsorbia fizic. Dup natura interaciunii dintre substana adsorbit i adsorbant, se deosebesc: - adsorbia fizic (adsorbia van der Waals) n acest caz, forele atractive sunt de tip van der Waals (de dispersie, de inducie, de orientare) iar structura intern a particulelor adsorbite, respectiv distribuia electronilor de valen nu se modific. Se manifest la temperaturi joase i este caracterizat printr-o cldur de adsorbie mic (Q < 10 kcal/mol); 74. Caracterizai adsorbia chimic (chemosorbia). - adsorbia chimic (chemosorbia, adsorbia activat) reinerea adsorbatului se face prin fore de natur chimic, modificndu-i-se structura intern. Se formeaz legturi chimice noi, dar uneori formarea acestor legturi nu implic scindarea complet a moleculelor de adsorbat. Cldura de adsorbie este mult mai mare n acest caz, de 20 100 kcal/mol, iar viteza de chemosorbie crete cu creterea temperaturii, dei acest tip de adsorbie poate avea loc i la temperaturi joase.75. Explicai, conform graficului coeficient de adsorbie - presiune , fenomenele de adsorbie i condensare capilar la adsorbia gazelor pe suprafee solide. Reprezentnd grafic coeficientul de adsorbie n funcie de presiunea de echilibru p se obine o curb care prezint pe poriunea iniial mersul izotermei de adsorbie, iar la presiuni ridicate, curba prezint o ascensiune care se accentueaz pn n apropierea valorii presiunii vaporilor saturai, p0 . AB izoterm de adsorbie; BC curb condensare capilar Acest tip de izoterm permite studiul structurii poroase a diferitelor corpuri, fapt important n 76. Reprezentai grafic i explicai relaia izotermei de adsorbie a lui Freundlich. O exprimare cantitativ a procesului de adsorbie se poate face printr-o ecuaie empiric propus de Boedeker i apoi de Freundlich (1907), de forma:

unde este coeficientul de adsorbie; C este concentraia de echilibru a adsorbatului lichid; p este presiunea de echilibru a adsorbatului gazos; k i 1/n sunt constante care se determin n mod obinuit pe cale grafic. Aceast relaie poart numele de izoterma lui Freundlich i poate fi reprezentat grafic printr-o parabol . C concentraia de echilibru n mediu fluid a substanei care se adsoarbe; concentraia aceleiai substane pe adsorbant. exprim intensitatea adsorbiei (coeficientul de adsorbie). Prin logaritmarea expresiei de mai sus se obine grafic o dreapt cu panta 1/n i ordonata la origine log k. Alura curbei arat c primele cantiti de adsorbat sunt fixate mai intens: la variaii mici ale concentraiei substanei n mediul fluid corespund variaii relativ mari ale concentraiei substanei pe adsorbant. Pe msur ce concentraia din mediul fluid crete, panta curbei devine mai lin, tinznd ctre o paralel la axa concentraiilor n mediul fluid. Se manifest un fenomen de saturaie, explicabil dac inem seama c adsorbia este un fenomen de suprafa. 77. Cum se manifest cele dou tipuri de adsorbie (fizic i chimic) n funcie de temperatur ? n general, pentru o substan dat, adsorbia fizic este mai rapid iar chemosorbia mult mai lent. De aceea, la temperaturi mici, viteza chemosorbiei poate fi att de mic nct nu poate fi practic pus n eviden. Odat cu ridicarea temperaturii ns, viteza chemosorbiei se mrete pronunat, respectiv cantitatea de gaz adsorbit crete rapid ctre valoarea de echilibru. Adsorbia fizic, nefiind influenat de temperatur, permite stabilirea echilibrului de adsorbie rapid, n 10 20 secunde, la temperaturi coborte la care chemosorbia nu poate fi sesizat. Deoarece adsorbia fizic i chemosorbia se suprapun adesea ntr-un proces, fenomenul are un caracter complex. 78. Clasificai adsorbanii dup natura lor i n funcie de domeniul de utilizare. Clasificarea adsorbanilor se face dup natura acestora: - crbuni activi (vegetali sau animali); - argile, pmnturi decolorante; - geluri de silice; - site moleculare (zeolii sintetici); - oxizi metalici activai. O alt clasificare urmeaz domeniul de utilizare, n diferite procese, a adsorbanilor: - uscarea gazelor; - purificarea i separarea amestecurilor gazoase sau lichide.79. Adsorbia static i dinamic a gazelor pe suprafee solide. Adsorbia gazelor mai depinde i de modul cum este efectuat. Exist adsorbie simpl, care are loc la introducerea unui adsorbant n atmosfera gazului sau a vaporilor respectivi, numit i adsorbie static. Adsorbia gazelor se mai poate efectua i antrennd gazul sau vaporii printr-o coloan de adsorbant, acest tip numindu-se adsorbie dinamic. Acest procedeu depinde de condiiile de antrenare ale gazului precum i de caracteristicile coloanei de adsorbant: lungime, seciune, granulozitate, porozitate etc. 80. Adsorbia solid - lichid (a soluiilor). Dac o soluie vine n contact cu un adsorbant solid, este posibil ca pe suprafaa acestuia s fie reinut substana dizolvat. Este cazul adsorbiei din soluie, procedeu folosit nc din secolul al XVIII-lea la purificarea soluiilor. Concomitent cu adsorbia substanei dizolvate, n mod obinuit are loc i adsorbia solventului. n plus, fenomenul depinde i de natura soluiei (electrolit sau neelectrolit) i a adsorbantului (reea cristalin ionic sau atomic). i n acest caz, adsorbia poate fi fizic sau chimic. Adsorbia din soluii are o mare importan practic deoarece se poate utiliza n purificarea i recuperarea solvenilor, n rafinarea produselor petroliere, a uleiurilor i altor grsimi, n decolorarea siropurilor din industria zahrului, n purificarea i dedurizarea apelor naturale etc.n cazul unei adsorbii solid lichid, n afara adsorbiei substanei dizolvate are loc i interaciunea solventului cu suprafaa solid. adsorbia acidului acetic din soluii apoase pe crbune activ, n dou situaii: - izoterma 1 se obine cnd crbunele a fost saturat n prealabil cu solvent (ap); - izoterma 2 se obine dac adsorbantul a fost perfect uscat. 81. Adsorbia de schimbn afar de adsorbia selectiv pe suprafa a unui electrolit, un caz important din punct de vedere practic este cel al adsorbiei de schimb. Adsorbantul solid capteaz din soluie anioni sau cationi i n acelai timp, o cantitate echivalent de anioni sau cationi se deplaseaz de pe suprafaa adsorbantului n soluie. Adsorbantul mai este numit i schimbtor de ioni. Unii schimbtori de ioni adsorb, respectiv trimit n soluie doar cationi i se numesc cationii (adsorbani acizi), iar alii schimb doar anioni cu mediul i sunt anionii (adsorbani bazici). O utilizare n tehnic a adsorbiei de schimb este dedurizarea i demineralizarea apelor. Utiliznd tipuri diferite de schimbtori de ioni se pot obine ape de puritate comparabil cu cea distilat din apa rurilor sau chiar din apa de mare. Astzi, schimbtorii de ioni sunt folosii mult n purificarea laptelui, a vinurilor, a sucurilor, la decontaminarea apelor radioactive, la prelucrarea apelor reziduale sau pur i simplu drept catalizatori acizi sau bazici.82. Adsorbia amestecurilor (adsorbia cromatografic). Dac ntr-un amestec de mai multe componente capabile s se adsoarb, viteza de adsorbie se deosebete suficient de mult de la un component la altul, locul din coloana de adsorbant unde se poziioneaz fiecare component al amestecului va diferi i el. Astfel, compusul cu cea mai mare vitez de adsorbie se va regsi la nceputul coloanei iar compusul cu cea mai mic vitez se va adsorbi la sfritul coloanei. n final va avea loc o separare a amestecului adsorbit pe zone de cte un singur component, chiar colorate diferit, dac adsorbantul este incolor sau alb. Acest efect al adsorbiei dinamice a fost descoperit nc din 1906 de ctre botanistul rus Mihail Semionovici vet, care a separat clorofila de ceilali colorani din plante (carotenoizi), folosind o coloana cu carbonat de calciu ca adsorbant i un amestec de eter de petrol i etanol ca eluant. 83. Sisteme disperse eterogene : definiie, mrimi caracteristice. Definiie. Sistemele disperse eterogene sunt acele sisteme care prezint suprafee de separare ntre componentele lor. Mrimile ce caracterizeaz sistemele disperse sunt: - gradul de dispersie definit ca numrul de particule ce ar putea fi aezate una lng alta pe o distan de un centimetru. Se noteaz cu d i se msoar n [cm-1]. - suprafaa specific. Datorit gradului de dispersie mare al sistemelor coloidale, suprafaa de la nivelul interfazic nu se evalueaz prin suprafaa absolut, ci prin suprafaa specific, notat cu S0, care este dat de raportul dintre suprafaa total i volumul particulelor dispersate. Suprafaa specific reprezint suprafaa unui cm3 de substan coloidal. 84. Clasificarea sistemelor disperse : dup gradul de dispersie i dup interaciunea dintre fazele sistemului. 1. dup gradul de dispersie sistemele coloidale pot fi monodisperse (cu particulele fazei disperse de aceleai dimensiuni), sau polidisperse (n care particulele au dimensiuni diferite). 2. dup interaciunea dintre particulele fazei disperse i moleculele mediului de dispersie, se disting coloizi liofili i liofobi. La sistemele liofile, interaciunea este puternic i particulele dispersate leag un numr mare de molecule de solvent. n sistemele liofobe, interaciunea este foarte slab sau nu exist. Dac mediul de dispersie este apa, sistemele se numesc hidrofile i hidrofobe. 85. Clasificarea sistemelor disperse : dup forma particulelor fazei disperse i dup natura mediului de dispersie. 1. dup forma particulei fazei disperse. Aceast form influeneaz mult comportarea sistemelor. Astfel, cei mai muli biocoloizi din sistemul circulator la plante i animale sunt sferocoloizi (glicogen, globuline, hemoglobin etc.), deoarece sub aceast form pot exista n concentraii mai mari, avnd vscozitate mai mic. Coloizii liniari (cu o suprafa de contact mai mare) interacioneaz mai mult cu mediul nconjurtor. 2. dup natura mediului de dispersie (ap sau solveni organici), coloizii pot fi hidrosoli sau organosoli. 86. Clasificarea sistemelor disperse : dup starea de agregare a fazelor sistemului. 1. dup starea de agregare a celor dou componente (mediul de dispersie i faza dispers), coloizii pot fi:87. Clasificarea sistemelor disperse : dup mrimea particulelor fazei disperse.1. dup dimensiunea particulelor fazei disperse, sistemele se ncadreaz n urmtoarele categorii: 88. Obinerea coloizilor prin condensare prin procedee chimice (reacii de dublu schimb). a) prin reacii de dublu schimb se obin solurile sulfurilor, hidroxizilor, ferocianurilor metalelor grele, cele ale acizilor sau anhidridelor insolubile (silicea), toate n mediu de dispersie apos. Exemplu: 2 H3AsO3 + 3 H2S As2S3 + 6 H2O KX + AgNO3 AgX + KNO3 (X = Cl, Br, I) 89. Obinerea coloizilor prin condensare prin procedee chimice (reacii de hidroliz). b) hidroxizii unor metale di i trivalente, ca i unii acizi insolubili, se pot obine ca soluii coloidale prin reacii de hidroliz. Exemplu: FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3 HCl Na2SiO3 + 2 H2O H2SiO3 + 2 NaOH90. Obinerea solilor prin condensare prin procedee chimice (reacii de oxidare). c) un coloid bine cunoscut este cel de sulf, care se obine prin reacii de oxidare a acidului sulfhidric (hidrogen sulfurat), atunci cnd n soluia acestuia exist diferii ioni oxidani. Exemplu: H2S + O2 S + H2O O metod de preparare dat de Odn implic aciunea acidului sulfuric asupra tiosulfatului de sodiu. Na2S2O3 + H2SO4 S + Na2SO4 + SO2 + H2O 91. Obinerea coloizilor prin condensare prin procedee fizice. Condensarea moleculelor sau ionilor n particule coloidale are loc de asemenea dintr-o soluie suprasaturat. De exemplu, prin rcirea unei soluii alcoolice de sulf se obine coloidul de sulf. Prin evaporare ndelungat, unele soluii, devenind suprasaturate, se transform n soluii coloidale (exemplu: hidrosolul acidului molibdenic). O metod clasic este cea a nlocuirii solventului. Substana solid se dizolv ntr-un lichid potrivit, iar soluia format se toarn ntr-un alt lichid, miscibil n orice proporie cu primul, dar care nu dizolv substana solid. Astfel se prepar din soluiile alcoolice de colofoniu, mastic, acid palmitic sau cear, hidrosolurile corespunztoare. Un procedeu diferit presupune ca faza dispers s existe sub form de vapori ce se condenseaz n contact cu mediul de dispersie aflat la temperaturi coborte. Astfel se pot condensa la suprafaa apei sau a unor lichide organice vapori metalici de aur, platin, cupru, provenii de la un arc voltaic aezat deasupra lichidului.Soluiile coloidale de sulf, seleniu sau telur se obin la trecerea vaporilor elementelor respective prin ap rece. 92. Obinerea coloizilor prin dispersie prin procedee mecanice. Substana solid poate fi fragmentat cu ajutorul unor dispozitive numite mori coloidale. Principiul de funcionare al morilor coloidale se poate baza pe sfrmarea prin frecare a substanei solide ntre un rotor i un lca conic, sau pe lovirea substanei n morile cu bile. Dispersarea substanei solide poate avea loc n procedeu uscat, n vederea obinerii pulberilor sau n procedeu umed, cu flux de solvent, cnd se formeaz n mori direct solurile dorite. 93. Obinerea coloizilor prin dispersie prin procedee fizice i chimice. Procedee chimice Substanele insolubile (ce reprezint faza dispers a soluiilor coloidale) se pot obine prin reacii de dublu schimb, de hidroliz, de oxidare i reducere. a) prin reacii de dublu schimb

Exemplu: 2 H3AsO3 + 3 H2S As2S3 + 6 H2O ;KX + AgNO3 AgX + KNO3 , (X = Cl, Br, I) b)prin reacii de hidroliz.

Exemplu: FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3 HCl ; Na2SiO3 + 2 H2O H2SiO3 + 2 NaOH ; c) un coloid bine cunoscut este cel de sulf, care se obine prin reacii de oxidare a acidului sulfhidric (hidrogen sulfurat) H2S + . O2 S + H2O ;

d) coloizii ce conin particule metalice de aur, argint, staniu au fost obinute mult timp doar prin reacii de reducere.

Procedee fizice :Condensare amoleculelor sau ionilor in particule coloidale are loc deasemenea dintr-o soluie suprasaturat. De exemplu, prin rcirea unei soluii alcoolice de sulf se obine coloidul de sulf.

Prin evaporare indelungat, unele soluii, devenind suprasaturate, se transform in soluii coloidale O metod clasic este cea a nlocuirii solventului. se pot condensa la suprafaa apei sau a unor lichide organice vapori metalici de aur, platin, cupru, provenii de la un arc voltaic aezat deasupra lichidului. Soluiile coloidale de sulf, seleniu sau telur se obin la trecerea vaporilor elementelor respective prin ap rece.

94. Descriei structura ternar a unei micele coloidale. Ele au o structur ternar, fiind formate din nucleu, ioni i contraioni, iar compoziia lor difer de la o micel la alta din cauza polidispersrii. Din aceast cauz, raportul stoechiometric dintre substana dispersat (nucleu) i substana adsorbit pe nucleu are numai anumite valori medii, exprimate prin formule chimice speciale, numite formule micelare. Nucleul micelei coloidale prezint o suprafa cu o mare capacitate de adsorbie i poate reine prin chemosorbie ioni pozitivi sau negativi din mediul de reacie, care au un element comun cu structura sa chimic. 95. Scriei i explicai o formul micelar general. Ca exemple de micele coloidale, avem micela de sulfur arsenioas, obinut in urma reaciilor: 2 As(OH)3 + 3 H2S As2S3 + 6 H2O (in prezen de HCl) In soluie se formeaz urmtorii ioni: H2S + H2O HS- + H3O+ HCl + H2O Cl- + H3O+ .Nucleul micelei este format din precipitatul de As2S3 care are o mare capacitate de adsorbie i va chemosorbi ionii de HS-. Stratul de contraioni va fi format din ioni de hidroniu, la fel ca i stratul difuz. Formula micelei poate fi reprezentat astfel: [mAs2S3 n HS- (n-x) H3O+] x H3O+96. Metode de purificare i analiz a coloizilor : dializa. Purificarea unui coloid const n ndeprtarea excesului de electrolit. Pentru aceasta se folosesc dispozitive simple prevzute cu membrane semipermeabile care permit difuzia micromoleculelor i ionilor sub aciunea unei diferene de concentraie. Procesul se numete dializ iar dispozitivul folosit la realizarea acestui proces se numete dializor. Expresia vitezei de dializ este similar celei de difuzie: este viteza de dializ, S este suprafaa specific a membranei, D este coeficientul de difuzie al moleculelor ce traverseaz membrana, 97. Metode de purificare i analiz a coloizilor : electrodializa. Eliminarea electroliilor din coloidul supus purificrii se poate accelera dac peste procesul de difuzie a ionilor prin membran se suprapune aciunea unui cmp electric continuu. Procesul se numete electrodializ, iar dispozitivul folosit se numete electrodializor.Electrodializa se folosete la purificarea unor produi biologici necesari n medicin, la izolarea alcaloizilor din extractele vegetale etc. 98. Metode de purificare i analiz a coloizilor : electrodecantarea. Const n modificarea electrodializei prin aplicarea simultan a electroforezei. Sub influena curentului electric, particulele coloidale ncrcate electric formeaz la suprafaa unei membrane un microstrat de concentraie mare i n acelai timp, la cealalt membran se formeaz un microstrat apos ca urmare a scderii concentraiei fazei disperse. Prin aceast metod se pot obine coloizi extrem de puri i foarte concentrai, ca de exemplu solii de sulfur arsenioas, de aur, platin, sulf, acid silicic. Metoda se aplic i pentru solii foarte sensibili ca cei de oxizi hidratai. 99. Metode de purificare i analiz a coloizilor : ultrafiltrarea. Procedeul prin care particulele coloidale se separ de lichidul dispersant prin intermediul unor membrane ultrafiltrante sub influena unei diferene de presiune (ce rein particulele coloidale) se numete ultrafiltrare. Prin ultrafiltrare pot fi ndeprtate din ap bacterii, virui, amidon, proteine, pigmeni din vopsele. Membrana ultrafiltrant permite o separare selectiv a particulelor mai mari dect porii membranei, care sunt reinute, n timp ce particulele mai mici trec n filtrat. Pentru accelerarea procesului, ultrafiltrarea se efectueaz aproape ntotdeauna sub vid sau sub presiune. Ultrafiltrele sunt confecionate din membrane dializante depuse pe un material poros cu rezisten mecanic (hrtie de filtru, porelan poros sau sticl poroas). Aceste ultrafiltre se introduc n plnii speciale. Ultrafiltrarea are aplicaii importante n separarea proteinelor, la purificarea apelor menajere i industriale poluate etc. 100. Proprietile cinetice ale sistemelor coloidale : micarea brownian. Poate fi considerat ca fenomenul microscopic al difuziei libere i este caracteristic particulelor cu dimensiunea n jurul unui micrometru (10-6 m). A fost descoperit de botanistul Brown, n 1827, care a observat fenomenul la unele suspensii vegetale (praf de polen) i apoi la alte suspensii observabile la microscopul obinuit.Este o micare spontan, neinfluenat de factorii externi, dezordonat i continu; este cu att mai pronunat cu ct vscozitatea mediului este mai mic i temperatura mai ridicat. 101. Proprietile cinetice ale sistemelor coloidale : sedimentarea. n sistemele coloidale propriu-zise (soli), sedimentarea const n separarea sistemului respectiv n dou straturi (sol i dizolvant) i n deplasarea stratului de separaie rezultat cu o vitez constant, numit vitez de sedimentare. Se stabilete un echilibru ntre atracia gravitaional, care tinde s sedimenteze particulele i forele cinetico moleculare (difuzie, micare brownian) care au tendina de a le mprtia. La echilibru, exist o distribuie a particulelor n raport cu nlimea asemntoare cu distribuia moleculelor n aer. Viteza de sedimentare depinde i de raza particulelor, astfel nct sedimentarea are loc stratificat, depunndu-se nti particulele cu raza mai mare. Acest proces mai depinde i de vscozitatea mediului . 102. Proprietile optice ale sistemelor coloidale : opalescena. La trecerea luminii printr-un coloid incolor se observ o difuzie a luminii, solul aprnd opalescent, uneori cu schimbarea culorii. Fenomenul de opalescen la coloizi este produs de difracia luminii de ctre particule. Radiaia difuzat de particul se mprtie n toate direciile i va fi din nou difuzat de particulele vecine, devierea radiaiei fiind reprezentat de unghiul . Intensitatea opalescenei va fi cu att mai mare cu ct indicii de refracie ai celor dou faze care alctuiesc sistemul sunt mai mari. Opalescena crete foarte mult cu temperatura, fiind maxim la temperatura critic, cnd fenomenul este vizibil cu ochiul liber. Determinarea opalescenei soluiilor coloidale se face prin metoda nefelometric. Msurarea intensitii opalescenei servete la determinarea concentraiei fazei disperse a unui sistem. Aparatele folosite se numesc nefelometre.103. Proprietile optice ale sistemelor coloidale : efectul Tyndall. Este caracteristic coloizilor cu un grad de dispersie mic (r