46100814 Legatura Chimica

Cursul 1 LEGATURA CHIMICAScurt istoricConceptiile 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 perfectionata de JH vanrsquo Hoff si Le Bell ( 1874 ) (1861) care a fost

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 ionicaLegatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se manifesta atracti de tip coulombian F= e1e2 εd2 In rlatia d mai sus 12- sarcini absolut al ionilor ε ndashconstanta dilctrica a mdiuluiiar d-distanta dintr ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m Kossl si Lwis au considrat ca lmntl ractionaza intr l pntru ca atomii sa ralizz configuratia stabila d gaz inrt Formara uni combinatii ionic ar lic prin transfr d lctroni d xmplu [ F]+ NararrF -+ Na+ Elctrovalnta st data d numarul d lctroni schimbatiCu cat lmntl sunt mai dpart d gazl rar cu atat tndinta d formar a combinatiilor

ionic st mai mica d x lctrovalnta +3 st rar intalnita ( Al3+ - in soluti sau cristal st hxahidratat [Al(OH)6]3+ Elctrovalnta +4 st xcptionalalctrovalnta -3-4 sunt

ncunoscutla ionii simpli s intalnsc numai in ionii complcsi si in unl rtl cristalin B2C Toria octtului st limitata d faptul ca numai lmntl din grupl principal pot forma ioni cu configurati d octt ( s2p6 ) ca c ar sugra ca numai acsta pot forma lgaturi ionic In ralitat si lmntl tranzitional pot forma lgaturi ionic ioniilor au substratul d in curs d compltar D asmnain hidruri H ar configurati d dublt Caractrul chimic al unui lmnt st dtrminat nrgtic nrgia d ionizar (I) da indicatii asupra caractrului lctropozitiv iar afinitata pntru lctroni ( A) da indicatii dspr caractrul lctrongativ al unui lmnt Enrgia d ionizar st nrgia minima ncsara pntru smulgra unui lctron din stratul d valnta ( formara ionilor pozitivi = procss ndotrm ) Afinitata pntru lctroni st nrgia primita la alipira unui lctron la atomul nutru (formara ionilor ngativ= procs xotrm)Alipira unui lctron la un atom nu libraza suficinta nrgi pntru a ioniza nici un alt lmnt cu toat acsta combinatiil ionic s formaza spontan din lmntdoarc intrvin alti factori nrgtici ( nrgia d rta nrgia d

solvatar ) Caractrul spontan al formarii compusilor ionici poat fi xplicat cu ciclul Habr ndash Born

NaCl (s)Q

- Er

Na+ (g) + Cl- (g)

+I +S

-A

Na (s)

Na (g) + Cl (g)

Conform lgii lui Hss (caldura d formar a uni substant acasi indifrnt prin cat ractii s formaza) Q=S + frac12D + I ndash A ndash E lt 0 (procs xotrm) Elctrongativitata masoara cantitativ tndinta unui lmnt d forma lgatura ionica I ndash A st masura acstia Pauling a raportat difrnta I ndash A la valoara difrnti unui lmnt (Li) X ndash A XLi - ALi lctrong rlativ Concluzii lgatura s formaza intr lmnt cu χ foarte diferit prin transfer de eletroni si atratii eletrostatie Legatura ionia este nerigid orientata in spatiu

Legatura ovalentaLegatura ovalenta se realizeaza prin punere in omun de eletroni ( Lewis si Langmuir ) de ex Cl +Cl rarrClmdashCl Fieare atom realizeaza o onfiguratie de otet ( gaz rar ) Se numeste ovalenta numarul eletronilor pusi in omun pentru a realiza onfiguratia gazului rar numarul ovalentelor este dat de numarul eletronilor impari din stratul de valenta Un tip speial de ovalenta este ovalenta de 1 eletron si ovalenta de 3 eletroni

Cl Cl

P Cl

Cl

H BmdashB H H H

Pentalorura de fosfor

Diboranul

In superoxizii metalelor alaline ( MO2) si H2+ ( moleula ionia de heliu ) Nhellip O KO2 (ontine ionul O2- sau Ohellip O) sunt ovalente de 3 eletroni Exista 2 teorii referitoare la ovalenta metoda perehilor de eletroni sau a legaturii de valenta (MLV ) si metoda orbitalilor moleulari (MOM) In adrul primei teorii se presupune a legatura se stabileste prin perehi de eletroni u spin antiparalel la apropierea atomilor orbitalii lor se aopera reipro dand nastere la un orbital moleular ( u 2 eletroni antiparaleli ) MLV explia

saturarea atomilorapreiaza taria legaturii si explia orientarea valentelor in spatiu Legatura ovalenta realizata prin aoperirea orbitalilor atomii oaxiali se numeste ovalenta σ iar cea formata prin acoperirea orbitalilor ituati pe axe paralele e numete legatura π electronii π ot forma legatura dubla sau ot fi delocalizati e unul din atomi alcatuind erechea de electroni nearticianti Hibridizarea este modificarea orbitalilor atomici uri transformarea lor in orbitali cu aceeasi distributie satiala si aceeasi energie Sunt 3 tiuri dehibridizare a orbitalilor s si s3 s2s Hibridizarea nu are loc la elementele cu numere de ordine mari Hibrizi s3 au H2O NH3 CH4

Orbitali hibrizi s2 exista in molecula de etena acestia sunt situati in lan la unghiuri de 120ordm Orbitalul ramas rin suraunere cu orbitalul al celuilalt atom de C formeaza legatura π In legatura C=C C=Oatomii sunt hibridizati s2

Orbitali hibrizi s exista in molecula de acetilena cei 2 orbitali s sunt situati la unghiuri de 180ordm ( axial) Cei 2 orbitali ai fiecarui atom de C rectangulari ot forma 2 lane (legaturi)π Exista si hibridizari cu articiarea orbitalilor d intalnite la comusii elementelor tranzitionale si comusii halogenati ai unor elemente in stare de oxidare ridicata ( PCl5 SF6 ) astfel P are hibridizare s3d iar S are hibridizare s3d2 Legatura covalenta olara se realizeaza intre atomi cu electronegativitate aroiata olaritatea ei se datoreste fatului ca erechea de electroni comuni este atrasa de atomul cu afinitate mai mare entru electroni ex HrarrCl Seararea totala de sarcina are loc in momentul dizolvarii in aa sau alti solventi olari datorita interactiunii cu moleculele de solvent Legatura covalenta olara este cazul general de legatura chimica Comusii covalenti sunt in general gaze sau lichide la temeratura camerei dar ot aare si in stare solida formand retele atomice de ti diamant grafit sau moleculare ca in cristalul de I2 ( insolubile in aa ) Legatura covalenta este rigid orientata in satiu ( vezi structurile rezentate mai sus )

Cursul 2

Legatura coordinativa este un caz articular al legaturii covalente electronii usi in comun rovin numai de la unul din atomii articianti la legatura ( donor ) atomul care-l recunoaste se numeste accetor Accetorul caata sarcina formala negativa iar donorul caata sarcina formala ozitiva BF3 + NH3 rarrF3BlarrNH3 sau BF3(-)mdashNH3(+) Legatura coordinativa se mai numeste si semiionica

donorul este baza Lewis iar accetorul este acid Lewis Legatura de hidrogen Legatura de hidrogen este o interactiune intre un atom de hidrogen si un atom al unui element uternic electronegativ ( FON ) Legatura de hidrogen oate fi intermoleculara de exemlu H-FhellipH-F H O--H H O--H si intramoleculara de exemlu in nitrofenol

O ereche de electroni nearticianti ai atomului de fluor tind sa ocue orbitalul ldquo liber ldquoal H rezultand asociatii moleculare( HF)2 ( H2O)6 ( RCOOH)2 Energia legaturii de hidrogen este mica 8mdash16 kj mol fata de legatura covalenta H-F care este aroximativ 620kj mol Legatura de hidrogen influenteaza rorietatile substantelor Datorita asociatiilor moleculare unctele

de toire unctele de fierbere vascozitatea masele moleculare sunt mari Prezenta legaturii de hidrogen in fibrele sintetice mareste rezistenta lor mecanica Datorita legaturii de H H3BO3 are rorietatea de a cliva ( a se desface in foite ) Legatura de H se desface cu cresterea temeraturii de ex in aa la 40ordm C se desfac frac12 din untile de H iar la 100ordm C se afla numai molecule singulare

Legaturi van der WaalsAtractiile dintre molecule se numesc forte van der Waals ele exlica existenta starilor de agregare si coeziunea lichidelor si solilor cu retea moleculara Exista 3 tiuri de forte van der Waals de orientare ( diol- diol ) de inductie care se manifesta intre o molecula olara si una neolara de disersie care se manifesta intre molecule neolare Cele 3 tiuri de forte van dre Waals actioneaza simultan dar in roortie diferita se ot manifesta intre molecule in arallel cu legatura de H De ex in aa inductie- 41 orientare769 disersie19 iar la amoniac inductie 54orientare 446 disersie 50

Legatura metalicaMetalele au structura olicristalina sunt formate din microcristale orientate e directii diferite si de forme diferite numite cristalite Legatura metalica este o legatura de ti secial care determina rorietatile comune ale metalelor care

se manifesta numai in stare solida cu excetia Hg singurul metal lichid Aceste roriatati comune sunt conductibilitatea electrica si termica emisia termica si fotoelectrica Exista 2 teorii rivind legatura metalica a) teoria gazului electronic ( Drude si Lorenz 1900 ) conform acesteia toti electronii sau cea mai mare arte din electroni se comorta ca un gaz de electroni care se misca liber rin reteaua metalica Aceasta teorie exlica conductibilitatea metalelor dar nuexlica de ce aceasta scade cand creste temeratura De asemenea nu oate exlica 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 utin bune sunt chiar semiconductoare ( Ge Sn) b) teoria benzilor de energie elaborata de mecanica cuantica ( Fermi Sommerfeld Bloch Brillouin ) lecand de la un alt ti de reartitie a energiei intre atomii metalului ( statistica Fermi ) teoria revede ca intrun cristal metalic numai electronii interiori sunt distribuiti e nivele

discrete ( bine determinate) nivelele exterioare se contoesc in zone largi de energie searate de zone interzise numite benzi de energie Electronii din banda de energie ( comuni intregului cristal metalic ) se roaga sub forma de unde rin reteaua metalica ( se misca cvasiliber)

existenta acestora exlica unele rorietati ale metalelor rintre care conductibilitatea electrica rorietatea de a fi trase in foi si sarme Legatura metalica este cu atat mai uternica cu cat numarul electronilor care formeaza banda de energie este mai mare deexemlu la Fe banda de energie curinde nivelele 4s si 3d Conform rinciiului lui Paulibenzile de energie se ocua de la rima la ultimaiar banda de valenta oate fi artial sau total ocuata Izolatorii au banda de valenta total ocuata ( ΔE fata de banda de conductie este foarte mare) La semiconductori banda de valenta este ocuata total dar ΔE fata de banda de conductie este mica Prin alicarea unei diferente de otential egala cu ΔE sau rin ridicarea temeraturiielectronii din banda de valenta rin deculare ot trece in banda de conductie

Curs nr 3 PROPRIETATILE MOLECULELORLegatura covalenta neolara rerezinta cazil general de legatura

chimicaLegatura covalenta neolara si legatura ionica sunt cazuri articulare de legatura chimicaMolecula olara ( diolul ) are 2 centre de sarcina electrica centrul ( olul ) ozitiv si centrul ( olul ) negativ cu cat distanta dintre ele este mai mare molecula este mai olaraPolaritatea moleculei deinde si dediferenta de electronegativitate dintre atomii legati resectiv marimea absoluta asarcinilor

olilor marimea care include cei 2 factori se numeste diolmomentμ 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 exemlu daca comaram legaturile CN si C-I dua electronegativitate ajungem la concluzia gresita ca legatura C-N este mai olara Δχ (N-C)= 35-25 =1Ev Δχ (I-C)=25125=001Ev Lungimea legaturii I-C este insa mult mai mare datorita volumului atomi mare al atomului de I Moleulele polare se numes dipoli In azul moleulelor nepolare entrul de sarina negativa se suprapune u entrul de sarina pozitiva (μ=0) La comusii ionici diferenta de electronegativitate dintre atomi este foarte mare exista o diferentiere mare a centrelor de sarcini ( uternic olari μgt5D) la moleculele olare 1ltμlt 35DDin valoarea μ se oate revedea structura moleculei astfel moleculele A2 sunt neolare A-B sunt olare si liniare AB2 ot fi de forma B-A-B olare exO=C=O neolarasau aaH-O H

olara S

S| -H olara AB3 ot avea structura lana sau satiala N

ABC este olara AB4 oate fi lan- atratica sau tetraedrica Pt PtCl42- neolara CH4 olara

Polarizarea moleculelor sub actiunea unui cam electric moleculele ot suferi modificari cunoscute sub numele de olarizare ( olarizatie ) Polarizarea oate fi electronica ( delasarea electronilor in raort cu nucleul ) Pe atomica ( delasarea atomilor din molecule )Pa si de orientare ( caracteristica moleculelor olare deinde de temeratura ) PO P=Pe+Pa+Po Polarizatia electronica si atomica rerezinta olarizatia de

deformare aceasta nu deinde de temeratura ci de olarizabilitate (caacitatea moleculelor de a se deforma) Sub actiunea unui cam electric o molecula neolara devine temorar olara ( diol indus temorar ) cu un anumit μ acesta disare la disaritia camului electric Polarizatia moleculei olare este rezultatul a 2 efecte orientare si deformare in cam electric Polarizatia unui mol de substanta se numeste olarizatie molara ea masoara volumul roriu al moleculelor dintr-un mol Volumul molar masoara atat volumul roriu al moleculelor cat si satiile intermoleculare Polarizatia reciroca a ioniloreste caracteristica comusilor ionici atat cationul cat si anionul au actiune olarizanta Deoarece cationul are actiune olarizanta foarte mare iar invelisul electronic al anionului se deformeaza mai usor se vorbeste de actiunea olarizanta acationului si deformabilitatea anionului Actiunea olarizanta a cationului creste cu sarcina lui de asemenea este mare la cationii

cu raza mica de ex Li+gtNa+gtK+ Datorita actiunii olarizante a ionului de Li comusii lui sunt mai greu solubili si mai utin stabili din dv termic decat cei de Na si K LiOH si Li2CO3 sunt solubili iar NaOH Na2CO3 sunt solubili la raza aroiata si aceeasi sarcina cationul cu structura de 8 electroni e ultimul strat are actiune olarizanta mai mica decat cel cu 18 electroni de ex Na+lt Cu+ Ca urmare a acestui lucru solubilitatea comusilor Cu+ si stabilitatea termica scad dar creste tendinta de formare a combinatiilor comlexe Deformabilitatea anionilor deinde de aceeasi factori ea creste cu cresterea razei si scade e masura ce scade sarcina negativa de ex O2-gtF-gtNa+gtMg2+ etc Cresterea olarizarii reciroce a ionilor determina scaderea temeraturilor de toire Cresterea actiunii olarizante duce la aaritia culorii cationii cu actiune olarizanta mare dau oxizi sulfuri ioduri colorate Deformarea anionului duce tot la aaritia culorii de ex in seria AgCl ( alb ) AgBr (galben ndashai ) AgI (galben ) I-are raza mai mare si este mai deformabil Prorietati magnetice Diamagnetismul este o rorietate generala a materiei si este determinata de cularea sinului electronic substantele diamagnetice rimesc in cam magnetic un cam indus care disare odata cu camul magnetic

Paramagnetismul este determinat de electronii neculati din structura materiei aceste substante au un moment magnetic temorar Paramagnetismul exista in moleculele cu numar imar de electroni ( NONO2O2 unii comusi ai elementelor tranzitionale ) Feromagnetism rezinta substantele care au moment magnetic ermanentin absenta camului magnetic Fe Co Ni Gd Tb Dy Er Feromagnetismul disare brusc cand acestea se incalzesc este o anunita temerature numita temeratura Curie de ex la Fe temeratura Curie este 769deg C (electronii cu sinii araleli revin la starea de orientare intamlatoare ( la aramagnetism )

Curs nr 4 SOLUTII DE ELECTROLITIElectrolit- comus care conduce curentul electric rin ioni in stare solida toitura solutieElectrolit solid exista in unele ile electricede exemluinila 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 sustanta care trece in ioni lieri 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 aze saruri sunt electroliti Apa este un solvent puternic polar μ=184 D la dizolvarea unei substante ionice ( baza sare ) ionii arasesc reteaua cristalina si devin liberidatorita actiunii moleculelor de aa asura surafetei 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 comensate de forte de solvatare echivalente de ex aa nu dizolva AgCl din aceasta cauza ) Daca solventul este aa fenomenul se numeste hidratare in solutia de NaCl

Datorita volumului ionic mai mic ionii ozitivi sunt mai hidratati decat ionii negativi In solutie electrolitii sunt caracterizati de gradul de disociere α cest reprezint rportul dintre numrul de molecule disocite si numrul de molecule dizolvte α=nrsquon 0le α le1 α=0- substnt nedisocit α=1- substnt totl disocit Grdul de disociere pote fi exprimt si procentul α=nrsquon 100 α depinde de ntur substntei cre se dizolv si de concetrti solutiei ABrarrA++B- k=α2c 1-α ( lege dilutieiOstwld1882 ) l electrolitii slbi α rarr0 k= α2c Dup vlore α electrolitii sunt electroliti tri ( α gt50) ndash

clorurile sulftii clortii hidroxizii lclini electroliti slbi ( α lt1 )- cizi si bze orgnice electroliti cu trie mijlocie ( 1 lt α lt 50 ) Conductibilitte electric solutiilor de electroliti se explic prin trnsferl electricittii de ctre ionii liberi Se numeste mobilitte bsolut ionilor vitez in cm s in p l 18deg C sub o diferent de potentil de 1V cm Conductibilitte solutiilor de electroliti depinde de vlent mobilitte si lte crcteristici le ionilor Deplsre ionilor sub ctiune cmpului electric se numeste migrre ionilor fenomenul fost descoperit de W Hittorf in 1853 In bsent cmpului electric ionii u o miscre de trnsltie dezordont in prezent cmpului electric ionii se deplsez predominnt spre electrozii de semn contrr Pentru crcteriz cntitte de electricitte trnsportt de un numit ion Hittorf introdus notiune de numr de trnsport Numrul de trnsport reprezint rportul dintre cntitte de electricitte trnsportt de un ion si cntitte de electricitte trnsportt de toti ionii Conductibilitte electrolitilor este determint tt de ionii negtive ct si de ionii pozitiviconductibilitte dipolr Rezistent specific ρ(Ω ) Aunui electolit este ezistenta unui cub din acesta cu latua de 1 cm daca pe 2 fete opuse se aplica o tensiune de 1V Conductibilitatea specifica γ ceste cu cesteea tempeatuii vaiaza cu concetatia cu dizolvantulcu vascozitatea acestuia Pentu a se compaa

conductibilitatile solutiilo de electoliti tebuie expimate int-o maime independenta de concetatie numita conductibilitate echivalenta λ Λv ndash conductibiitate echivaenta a diutie v [λ ]=Ω-1cm-1cm3=Ω-1cm2

Conductibilitatea specifica scade cu dilutia( cu scadeea numaului de ioni pe cm3) Conductibilitatea echivalenta ceste cu dilutiatinzand spe o valoae constanta la dilutie infinita λinfin de ex pentru KCa 18degC a c( V mo) 105 Γ(Ω-1) 009824 005100 λv( Ω-1cm2) 9834 102 Pentu electolitii slabi λ=α

( grd de disociere electrolitului slb in solutie dilut) Electrolitii tri ( totl disociti in solutie )u λλinfin=fc ( f ndash factor de conductibiitate ) iar a eectroitii de tarie mijocie se tine seama de gradu de disociereα Λ=fαλinfin a eectroitii tari α=1 ir l cei slbi f=1 ege mselor si lege dilutiei se plic numi electrolitilor slbi diluti unde interctiunile ionice sunt slbe electrolitii tri ceste legi se plic numi in solutii dilutedc se inlocuieste concetrti cu ctivitte ionilor = fc f-coeficient de ctivitte concetrtie zero f=1( cuct soluti este mi dilutc se propie de ) Cunostere spectelor legte de solutiile de electroliti sunt forte importnte pentru electrochimiepile electrice electroliz msurtori potentiometrice ( determinre solubilittii substntelor greu solubile coeficientului de ctivitte pH-ului numrului de coordintie titrri potentiometriceetc )

Cursul 5 SISTEME DISPERSE EMUSII SI COOIZIEmulsi este un sistem dispers formt din 2 lichide nemiscibile din cre unul este disperst sub form de picturi in cel de-l doile Dimensiune prticulelor fzei disperste este cuprins intre 01- 10 μ Prin disersarea unui lichid in altul se cheltuie un lucru mecanic care mareste energia interfaciala a articulelor-W Wi =γSi ( Si ndash supafata unei paticule γ ndash tensiunea

supeficiala a paticulelo ) W=γ S S=sumSi Eneia W este cu atat mai mae cu cat adul de dispesie este mai mae Sistemul cauta sa teaca int-o stae mai stabila cu eneie mai mica tinzand sa-si micsoeze supafata pin uniea picatuilo si sepaaea a 2 statui Emulsiile se pot clasifica dupa natua fazei dispesate si a lichidului dispesant astfel a) emulsii U A ( ulei in apa ) in cae faza dispesata este nepolaa ( uleioasa ) b) emulsii A U ( apa in ulei ) in cae faza dispesata este polaa ( apa ) Tipul emulsiei se detemina din popietatile fazei dispesante ( faza extena ) de exemplu o emulsie U A se coloeaza daca I se adaua un coloant solubil in apa (albastu de metilen ) pe cand o emulsie A U nu se coloeaza in aceleasi conditii In functie de pocentele de volum ale fazei dispesate emulsiile se pot clasifica in

a) emulsii diluate la cae faza dispesata epezinta 01 din volum b) emulsii concentate la cae faza dispesata atine 74 din volum c) emulsii putenic concentate ( elificate ) la cae faza dispesata ocupa mai mult decat 74 din volum Emulsiile diluate au ad de dispesie foate mae si se fomeaza faa aent de emulsionae paticulele fazei dispesate adsob ioni de electoliti din mediul de dispesie deci pezinta incacae electica si mobilitate electofoetica ( se deplaseaza sub influenta unui camp electic) Emulsiile

concentate sunt obtinute pin dispesie picatuile sunt neunifome ( 01--1μ ) si se ot observa la microsco ele sedimenteaza usor daca densitatea fazei disersate este mai mica decat a fazei disersante icaturile disersate se ridica la surafata Emulsiile uternic concentrate se caracterizeaza rin deformarea icaturilor cu formarea unor oliedri searate rin filme subtiri nu se sedimenteaza si rezinta rorietati mecanice asemanatoare gelurilor De exemlu o emulsie continand 95 hidrocarbura oate fi taiata cu cutitul In general emulsiile sunt sisteme nestabile deoarece au un exces de energie libera la interfata articulelor Stabilitatea emulsiilor oate creste rin adaus de emulgatori Emulgatorul este agent activ de surafata daca este substanta solubila in aa si insolubila in substante neolare de ex oleatul de sodiu este bun emulgator entru emulsiile de ti U A Substantele usor

solubile in faza neolara si insolubile in aa ca de ex saunurile metalice de Ca Al Zn etc sunt emulgatori entru emulsiile de ti 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 utin 2 comonente din care una are articule cu mult mai mari decat cealalta Denumirea de coloizi a fost data de Graham in 1861si a fost atribuita unor olimeri naturali ca albuminele gelatina clei si unor combinatii anorganice AgCl S() Au () etc Agregatele coloidale se situeaza ca marime intre solutiile moleculare si disersiile grosiere ( susensii emulsii ) Ca rezultat al formarii unor agregate olimoleculare aare o surafata de searatie intre acestea si mediul inconjurator Dua modul de formare al agregatelor olimoleculare sistemele coloidale sunt de 3 feluri a) disersii liofobe b) coloizi de asociatie ( liofili ) c) solutiide comusi macromoleculari ( liofili ) Disersiile liofobe nu interactioneaza cu mediul de disersie si avand energie suerficiala mare sunt instabile Potrivit rinciiului al 2-lea al

termodinamicii au tendinta de a trece intr-o stare mai stabile rin micsorarea surafetei fazei diserse rin aglutinarea (aliirea)

articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste

coagulareImbatranirea coloidului ( autocoagularea ) nu e determinate de factori externi ea este determinate de ciocniri uternice dintre articulele de coloid micsorarea stratului difuz ( trecerea antiionilor in interiorul stratului de alunecare) recristalizarea nucleului micelei Stabilitatea coloidului oate creste daca se mareste stratul difuz rin adaus de ioni care se adsorb la surafata nucleului sau devin antiioni Factorii de coagulare a coloizilor liofobi sunt temeratura ridicata agitatia mecanica si cresterea concetratiei fazei diserse Electrolitii chiar in urme ot roduce reciitarea coloidului Potrivit teoriei micelaresolii liofobi sunt formati din 2 arti micela si lichidul intermicelar Micela este formata din nucleu si arte 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 rerezentata 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 exemlu [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 sueriori ( insolubili in aa ) saunuri sulfonati de alchil- aril care cu aa formeaza rin agitare disersii coloidaleIn cazul acestora artea neolara ( radicalul hidrocarbonat ) se asociaza rin forte van der W aals iar artea olara (ionica )se orienteaza sre moleculele de aa Micela coloidala de saun hidrofila In ulei orientarea moleculelor este inversa Se obtin soluri si geluri in functie de concetratia fazei disersate Coloizii macromoleculari sunt disersii moleculare ( solutii ) dar Na+ --contraion hidrofoba

moleculele sunt mari au dimensiuni in domeniul coloidal ( sunt olimeri ) Acesti soli liofili au urmatoarele rorietati sunt stabili se formeaza sontan rin dizolvare rocesul lor de formare este reversibil ( solul se reface cand se adauga mediu de disersie ex aa ) stabilitatea acestora se datoreste adsorbtiei de solvent de catre macromolecula Nu au sarcina electrica sau aceasta deinde de H( solutii de roteine ) Exemle de coloizi

macromolecularialbumineleglobulinele amidonul cauciucurile rasinile etc Solutiile de olimeri coaguleaza rin salifiere ( distrugerea legaturilor cu solventul ) de catre electroliti coacervare ( seararea sistemului in 2 straturi lichide sub actiunea sarurilor stratul suerior ce contine olimerul 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 oate fi determinata de forte intermoleculare sau unti realizate rin adaugare de agenti din exterior ( de ex vulcanizarea cauciucului este rerezentata de formarea unor unti de S intre macromolecule

Cursul 6 METALE DIN GRUPELE PRINCIPALE

Metalele alcaline sunt situate in grua 1rinciala a Sistemului eriodic Ele sunt Li Na KRb Cs Fr ( este element radioactiv si rezulta din dezintegrarea Ac Caracterul metalic ( caacitatea de a forma ioni ozitivi ) creste de sus in jos e masura ce scade energiamde ionizare (I )Se numesc metale alcaline datorita

fatului ca formeaza baze alcaline ( au asect alunecos ) Sunt metale de ti ns ( au e ultimul strat un electron ) formeaza ioni de forma M Sunt metale usor fuzibile (se toesc la temerature joase cu excetia Li ( temde toire = 186 deg C) celelalte setoesc la

temeraturi sub 100 deg CAu conductibilitate electrica si termica mare Nu exista in stare libera ni natura Combinatiile acestor metale sunt ionice excetie face Li care are tendinta de a forma covalentedatorita razei foarte mici a Li si actiunii olarizante foarte mari N a este cel mai rasandit 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 -saletru de Chile

LI si K se afla rasandite sub forma de silicati K se afla si in celula vegetala Rb nu are minerale roriici numai cu K Cs formeaza cateva minerale rorii(CsCl ) In stare de vaori metalele alcaline aar ca molecule formate din 2 atomi (M2 ) Obtinere Metalele alcaline se obtin rin electroliza toiturilorexNa ClEiectrolizaNa +frac12Cl2 Reactivitatea chimica a acestor metale este foarte ronuntata ea creste in grua de sus in jos odata cu caracterul metalic

1)Cu oxigenul formeaza urmatorii comusi 2 M + frac12 O2 = M2 O ( oxid O2) la temerature camerei

2)La temeratura mare se formeaza eroxid 2M + O2 =M2 O2 CO2 = M2 CO3 + O2-

M 2 O2 +

OmdashO- se mai formeaza cu oxigenul si sueroxizi ( la temeratura ridicata rin toirea oxizilor O-2 ) si

Sueroxizii MO2

ozonida M O3 rin reactie cu ozonul (are structura nedefinita ) 3) Metalele alcaline descomun aa exoterm cu formare de hidroxizi ( alcalii ) M + HOH = MOH+frac12H2 +Q Hidroxizii se mai ot forma din oxizi si aa rin electroliza in solutie aoasa rin caustificare M2 O + HOH =2MOH 2MCl +2HOHelectrolizamdash2MOH+ 2H2 uarr + Cl2 uarr M2 CO3 + Ca(OH)2rarr2M(OH)+CaCO3 La temeratura ridicata hidroxizii se volatilizeaza cu excetia LiOH care se descomune 2LiOHrarrLi2O+H2O Hidroxizii alcalini sunt caustici ( fiind

foarte higroscoici absorb aa din iele si roduc arsuri grave ) Hidrurile ionice se obtin rin incalzirea metalelor alcaline (Na K) in hydrogen uscat 2Na + H2 = 2 Na H cu celelalte nemetale formeaza comusi ionici (saruri ) Na + S = Na S cu S formeaza si olisulfuri 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 otentiale de oxidare foarte ositive fata de H reactiile fiind foarte exoterme are loc arinderea hidrogenuluicare arde in oxigenul din aer cu exlozie Utilizari Na (toit) este transortor de caldura in reactoare nucleare Se mai utilizeaza la obtinerea cauciucului 3 kg Na 1tona cauciuc de asemanea se mai oate folosi si la obtinerea lamilor cu vaori de Na termometrie aliaje cu Pb si Na si K formeaza aliaje entru

Ca entru industria constructoare de masini

aliaje cu Hg ( amalgame ) la obtinerea sodei caustice Calciul este situate in grua a doua rinciala a sistemului eriodic

erioada a 4 ndasha ( 4 s ) ierde usor 2 electroni Ca rarr Ca2+ + 2eIn natura calciul exista sub forma ionica Ca2+ in aa alaturi de Mg2+ da duritatea aei Alaturi de Sr si Ba Ca formeaza carbonati naturali (calcit aragonit marmura etc ) Metalele din grua a doua se obtin rin reactii de reducere din halogenuri cu natriu metalic sau din oxizi rin 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 ierde luciul datorita oxidarii suerficiale este bun conducator de electricitate Calciul este un metal 2Ca + O2

reactiv arde in aer cu formare de Ca O si Ca3 N2 (azotura ) = 2 Ca O si 3Ca + N2 = Ca3 N2

Reactioneaza usor cu aa 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 toire foarte ridicata (2575degC ) Este utilizat la catusirea cutoarelor 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 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 CaCO3 cristalizat (

alimentara si a cauciucului Magneziul are temeratura de toire 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 temeratura ridicata Mg + S tdeg--- MgS Magneziul intra in comozitia unor aliaje usoare alaturi de aluminiu ex siluminiul ( Mg Al Si ) utilizate in constructia de avioane Magneziul si calciul au fost descoerite deH Davy in 1808 Aluminiul Al este situat in grua a3a rinciala erioada a 3-a ( 3s ) Este foarte rasandit in natura ocuand locul al 3-lea dua oxygen si siliciu Combinatiile naturale se numesc aluminosilicati sau oxid α ndash Al2 O3 ( corindonul ) su sfirul si rubinul ( Al2 O3 impurifict cu oxizi de Ti su Cr ) buxit ( mestec de oxihidroxid si hidroxid de Al ) Obtinere luminiului mteri prim este buxit cre prin prelucrre pe cle usct su umed trece in oxid de luminiu ( lumin ) cre este supus electrolizei in topitur in prezent fluorinei ( N3 Al F6 ) pentru coborre temprerturii de topire Al O electroliz 2 Al +32 O2 uarr Aluminiul este un metl lb usor forte bun conductor de electricitte mlebil si ductil l 600degC devine csnt In er se psivez ( se coper cu

un strt de oxid ) Aluminiul rectionez l cld cu hlogenii ( X ) rezult Al X3 ( cizi ewis ) se dizolv l cld in cizi diluti formnd sruri Cu HSO4 concentrt si H N O3 concentrt nu rectionez ( se psivez ) Aluminiul formez hidruri complexe M [Al H]4 Aceste sunt utilizte c reductori in chimi orgnic In solutiile pose le srurilor exist ionul Al(H2O)6 formul moleculr urmtore MAl ( SO4 )2 12 H2 O Aluminiul este forte importnt in electrotehnic ir lijele sle in industri constructore de msini ( lije cu Si Cu MgNiMnZnFeTi) Se pote li cu metle pretiose Au Ag Plumbul este situte in grup 4 ndash principl period 6 ndash ( 6s2 p2 ) In ntur se gseste sub form de combintii ( PbS ) ndash glen este ce mi importnt dr si sub form de crbont cromt molibdt de Pb Plumbul se obtine prin prjire sulfurii si reducere oxidului cu C su H2 Plumbul este un metl cenusiu re structur de cub cu fete centrte conductibilitte electric este redus este usor fuzibil ( 3274 deg C ) Pur este mole devine dur prin impurificre Este un metl greu ( re densitte mre ) este mlebil cld cu nemetlele formez compusi de form Pb X Alunii sunt sulfti dubli cristlizti cu

Compusii binrii i Pb de form Pb X2 sunt nestbili X2 Pb3 O4 ( miniul ) contine Pb ( II ) si Pb (I V )

Pb X rarrPb X +frac12

Pb O contine Pb ( II ) si este stbil prezint 2 modifictii glben ( litrg ) si rosu ( msicot ) PbO este mfoter dr predomin crcterul bsic Pb ( OH )2 rarr Pb O + H2 O PbO-oxid rosu

Pb formez cu Sn un lij utilizt pentru topire mole ( lijul de lipit ) lij ntifrictiune ( cu Sn si Sb ) utilizt pentru lgre- cuzineti lije tipogrfice Este de semene utilizt l obtinere tevilor de cnlizre si cumultorilor electrici Intoxicti cronic cu Pb se numeste sturnism Unele din metlele grupelor principle u un rol deosebit in bun functionre celulei umne ele fc prte din grup elementelor minerle le cror doze fiziologice trebuie sigurte zilnic din hrn Dozele zilnice necesre sunt C ndash 1 mg Mg ndash 350 mg N ndash 2 mg Kmdash35 mg

Cursul 7 EEMENTE TRANZITIONAEElementele trnzitionle sunt metle u electronul distinctiv situt intru-n orbitl ( n-1 ) d su ( n-2 ) f deci sunt metle de tip d si metle de tip f lnthnide sictinide

Metlele de tip d sunt situte in Sistemul Periodic intre grupele dou principl si trei principl si formez 3 serii de cte 10 elemente 4 serie este incomplet Aceste elemente u configurti invelisului exterior de form ( n-1 ) d1rarr10 ns2 cest nefiind respectt de ctre tote dtorit unor slturi electronice s rarr d de ex Z( Cu ) = 29 1ss 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 hellip4s13d10 Metlele din grupeleIVb-VIIIb u in stre elementr si ionic orbitli ( n-1 ) d prtil ocupti cu electroni fiind considerte elemente trnzitionle veritbile cele din grup II-b u configurti exterior d10 s2 tt in stre elementr ct si in combintii cu N O =1 su NO=2 nu sunt considerte elemente trnzitionle veritbile Metlele din grupΙ-b (Cu Ag Au ) cu configuratia d10 ns1 desi in stare eementara nu sunt eemente tranzitionae veritabie anumite specii ionice Cu2+ ( 3d9 ) si Au3+ (5d8 ) satisfac aceasta cerinta Proprietati fizico- chimice Metaee tranzitionae sunt soide cu exceptia Hg singuru meta ichid Ee constituie o grupare deosebita fata de metaee s si p din grupee principae n stare soida formeaza retee metaice compacte si au tendinta de poimorfism in genera metaee de a inceputu seriior cristaizeaza in reteaua hexagonaa cee

de a mijocin reteaua cubica centrata intern iar cee de a capatu seriei in retee cubice centrate intern si cu fete centrate Taria egaturii metaice creste de a grupa a ΙΙ -b a grupa a V -b anaog temperaturie de topire densitatea si duritatea or Duritatea este determinata de numaru de eectroni cu care se formeaza banda de energie de ex Cr formeaza banda de energie cu 6 eectroni si este un meta foarte dur De asemenea au duritate mare V Re Os r Densitati mari au cee cu raza atomica mica sau medie ( Hg Ta Au Pt r Os ) Ce mai refractar cu temperatura de topire cea mai ridicata este W (3410degC) Potentiaee de oxidare ae metaeor din grupee ΙΙΙ ndashb ndash VΙΙ ndashb sunt in genera pozitive ( sunt rucatori) cu exceptia W Tc Re Eementee patinice din grupa VΙΙΙ ndashb si Cu Hg au potentiae negative de oxidare Eementee tranzitionae au stari de oxidare positive deoarece potentiaee de oxidare sunt miciacesti atomi formeaza usor ioni pozitivi cu configuratia gazuui rar precedent ( V Sc ) sau configuratie de gaz rar pus 10 eectroni ( cu Ag Zn ) Metaee d au mai mute numere de oxidare de ex Cr 0rarr +6 Mn 0rarr +7 Din eementee unei grupe secundare capu grupei are

cea mai mare stabiitate in compusii cu starea de oxidare cea mai mica de ex Mn ( ΙΙ ) in Mn C2 Mn O )

Fe Co Ni prezinta ferromagnetism Unee combinatii oxizi sufuri azoturi au proprietati semiconductoare O proprietate foarte importanta a metaeor de tip d este formarea de aiaje intre ee ( ferotitan ferocrom ferovanadiu ferowofram ) dar si cu nemetae ( C Si N P )de ex ferosiiciu cementita (Fe3C) combinatii care nu respecta vaenta Datorita eectronior necupati in orbitaii d prezinta ioni coorati (cu exceptia ceor cu ddeg si d10 ) Cuoarea depinde si de natura ionior inconjuratori si a soventuui De exempu Co C2 -abastra in soutie apoasa este rosie ( hidratata ) CuC2 -bruna in soutie este abastra Schimbarea cuorii in soutie este

determinata de formarea unor compecsi cu moecuee de apa onii eementeor tranzitionae au capacitate mare de compexare ( in soutii pot forma mai muti aquaionimdashizomerie de hidratare Formeaza compecsi anionici cationici sau neeectroiti coordinare 2rarr 8 Eementee tranzitionae formeaza compusi interstitiai ( hidruri boruri azoturi carburi )care sunt substante nestoechiometrice ( nu respecta vaenta )Eementee tranzitionae formeaza oxizi in mai mute stari de oxidare ed ex Cu2 O CuO FeO Fe2 O3 cromu formeaza 4 oxizi cu numar de

CrO Cr2 O3 CrO2 CrO3 cu urmatoaree caractere bazic amfoter amfoter acid Eementee 3d formeaza cu toti haogenii haogenuri in starie de oxidare si Eementee 4d formeaza trihaogenuri cu haogenii cu exceptia Mo di si

dihaogenuri formeaza Zr Tc Pd Eementee 5d formeaza putine

trihaogenuri Haogenurie formate au soubiitati foarte diferite in apa printer cee greu soubie ( precipitate ) se numara Hg X ( X C Br ) CuX AgX(exceptie AgF ) Cu exceptia haogenurior ionice ceeate hidroizeaza in contact cu apade ex VX + HOH rarr VOX +HX+ frac12 H VO+ ndash ionu ldquo vanadi ldquo VOC ndash

corura de vanadi Haogenurie eementeor tranzitionae au proprietatea de a forma combinatii compexe Prin reactie directa se obtine Fe + 32 C rarrFe C3 sau indirect Fe + 2HC rarrFe C2 + H2 uarr Haogenurie sunt foarte importante a obtinerea metaeor ( metaotermie ) cataizatori agenti de condensare agricutura ca fungicide (exCuC ) sa Dozee fizioogice zinice de minerae necesare organismuui uman sunt asigurate de o serie de eemente tranzitionae de ex necesaru zinic in chimia organica in medicina lsquoin

Pentru o persoana aduta este Femdash18 mg Znmdash15mg Cumdash3 mg Mnmdash3 mg Momdash025 mg Crmdash02 mg Co--1μg acestea se adauga unor elemente din gruele rinciale si vitaminelor

Cursul 8 GRUPA A V- A A SISTEMULUI PERIODIC ndashAZOTUL SI FOSFORULGrua a V-a a Sistemului Periodic curinde elementele N P As Sb Bi Atomii acestor elemente au 5 electroni e stratul exteriorconfiguratia acestuia fiind n s2 3 Azotul si fosforul sunt nemetale tiice In conditii normale ( 0deg C 1 atm ) azotul este un gaz cu molecula diatomica N2 In tim ce fosforul se rezinta in stare solida in 3 stari alotroice ( alotroia 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 olimere mai stabile ndashfosfor rosu si fosfor negru ( Pn ) Structura moleculei de azot este urmatoarea Nequiv N Moecua de azot este

foarte stabia datorita energiei de egatura foarte mari ( -9422 kjmo ) si

distantei interatomice mici(11A) Moecua de azot iradiere incazire descarcari eectrice sau cataizatori

poate fi activata prin

Azotu poate sa reactioneze ca oxidant fata de majoritatea eementeor chimice Este reducator fata de eemente cu eectronegativitate foarte mare(OF) N2 + O2 rarr2NO Sinteza amoniacuui este o reactie de echiibru si are oc in prezenta Fe drept cataizator N2 + H2==2NH3 ( 500degC 300 atm) Amoniacu este mai stabi decat fosfina ( PH3)Este un gaz soubi in apa soutia apoasa are caracter bazic NH3 + HOH rarrNH4 OH NH3 sufera autoprotoiza NH3 + NH3 rarr NH4+ + NH2- Este un foarte bun dizovant in

stare ichida vaporizarea ui 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 - incoor diamagnetic 2NO2 + HOH rarr HNO2 + HNO3 Acidu azotic ( HNO3 ) este ce mai

important acid a azotuuisi se obtine industria prin oxidarea amoniacuui pe cataizator de Fe activat cu oxizi de crom si bismut ( procedeu BASF ) 4NH3 + 5 O2 rarr 4NO + 6HOH ΔH = - 279 kj In

timul racirii gazelor NO+frac12O2==NO2 care inrezenta de aa si aer NO2 + HOH + frac12 O2

este absorbit in turnul de sinteza

+

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

uternic HNO3 + S rarr 2 NO + H SO4 In laborator acidul azotic se reara rin reactia azotatilor cu acidul sulfuric Structura acidului azotic a fost

determinata rin 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 entacovalent Molecula HNO3 este un hybrid de rezonanta care rezinta 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 descomun 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 imortant entru lante azotatii de amoniu natriu otasiu si sulfatul de amoniu constituie ingrasaminte minerale foarte imortante Fosforul se gaseste incorul lantelor si animalelor intra in structura acizilor nucleici AND si ARN sau sub forma de fosfati de Ca (oase ) sau comusi organici ( creier sange nervi )

Fosforul formeaza cu oxigenul mai multi oxizi cei mai imortanti 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 imortant Structura acestui acid este urmatoarea HO-PrarrO

Acidul fosforic este un acid de tarie mijlocie in solutie aoasa ionizeaza in3 trete H3PO4 + H2 O==H2PO4- + H3 O+ H2PO4- +H2O==PO42- + H3O HPO4- + H2O==PO43K1gtK2 gtK3 K1 K2 K3

Acidul fosforic se obtine industrial rin tratarea fosfatilor naturali

cu acid sulfuric Ca3 (PO4)2 + H2 SO4 = 3Ca SO4 + 2 H3 PO4 Acidul fosforic industrial contine imuritatiacid sulfuricsi fosfati naturali deoarece urificarea se face greu acidul imur se utilizeaza la obtinerea fosfatului secundar de amoniu care este ingrasamant chimic Acidul ur este siroos din cauza untilor de H dintre molecule fiind foarte utin 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 lastifianti agenti de flotatie insecticide Acidul fosforic este catalizator CH3 ndash CH2 ndashOH HPOrarrH2CCH2

Este si catalizator de olimerizare entru alchenele gazoase Se foloseste in industria ceramica ( chit de ortelan ) siindustria textile Necesarul zilnic de fosfor al unei ersonae adulte este 1mg acest mineral trebuiesa rovina din alimente

Cursul 9 GRUPA A VΙ- A ( OXENU S SUFU )rupa a VΙ ndasha A cuprinde eementee OS Se Te Po ( radioactiv) Oxigenu se deosebeste de ceeate eemente fiind singuru eement gazos S Se Te formeaza moecue ( catene ) din 8 atomi a caror stabiitate creste in ordinea Slt Se lt Te Configuratia exterioara a eementeor grupei a VΙ ndasha A este ns2 np4 reaizeaza configuratii de gaz rar acceptand 2 e (E 2-) sau pun in comun eectroni (- E- ) Privind formarea egaturior covaente S Se Te tind sa formeze egaturi π ( ) de ex in SO2-4 legaturile S-O de 144 A ( mai scurte decat normal ) sugereaza legaturi duble legatura s-ar forma rin comletarea unui orbital d al S

cu o ereche 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 rasandit element din natura instare libera se gaseste in atmosfera 209 volume O2 la 100 volume aer Combinat cu H se afla in hidrosfera ( in aa 89 din masa acesteia ) iar in litosfera este 1200 minerale contin oxygen Oxigenul este un gaz indoor insiid incolor mai greu ca aerul Cele mai intalnite combinatii sunt oxizii obtinuti direct din elemente Au Pt X formeaza oxizi indirect O3- forma alotroica a oxigenului ( are un atom de oxygen in lus fata de molecula obisnuita ) se afla in straturile suerioare ale atmosferei unde are rol de filtru rotector fata de radiatiile UV cu λ mica O3 are moecua simetrica De a stanga a dreapta intr-o perioada oxizii trec de a structura ionica a structura covaenta ex Na 2O ndashionic ( 2Na+ O2-) C2 O7 ndashcovaent Oxizii metaeor foarte reactive sunt oxizi bazici iar cei ai eementeor tranzitionae in stari de oxidare superioare si cei ai nemetaeor sunt oxizi acizi Unii oxizi ( NOCO ) sunt oxizi indiferenti fata de apa acizi saruri Unii oxizi A2 O3 Fe2 O3 ndashsunt oxizi amfoteri

Hidrurie vezi apa structura si proprietati

Hidrogenu sufurat ( acidu

sufhidric ) H2 S ndashgazincoor cu miros nepacut toxic are structura anguara cu un unghi de 90deg intre covaentee S-H S este nehibridizat spre deosebire de O din apa care este hibridizat sp3 Apa oxigenata H2O2 contine egatura covaenta peroxidica ndashO-O- soutia de concetratie 30 se numeste perhidro Apa oxigenata este un ichid mai greu ca apa fierbe a 152deg C se amesteca cu apa in orice proportie Soutiie apoase diuate de apa oxigenata au caracter acid datorita poaritatii egaturii O-H sarurie se numesc peroxizi 2 H2O 2mNoH2O

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

Peroxizii ionici contin ionu -O-O- Oxigenu se afa in oxiacizi si sarurie or exempificati Sufu ( S) se gaseste in stare ibera in natura in zonee vucanice in gazee vucanice exista SO2 sau H2 S n stare combinata se afa in sufuri metaice FeS2 ( pirita) PbS (gaena) ZnS ( benda ) HgS ( cinabru ) Sufu este un eement care exista si in organismee vii ( proteine tioaminoacizi) Sufu soid prezinta 3 forme cristaine aotropice cu structuri cicice din 8 atomi de suf ( S8 ) suf rombic ( α ) form stbil sub

955 degC sulf monoclinic ( β ) stail pana la 122 degC ( are structura ciclica de tip coroana ) Sulful γ este sulf ezultat pin cistalizae din solutie de polisulfua in etanol 3 S8 rarr 4 S6 rarr 12S2 ( la cald ) Cu hidoenul sulful fomeaza H2S cae exista si in stae libea ( vulcani ape sulfuoasendash Buzias ndash Romania ) H2S ( hidoenul sulfuat ) este un az solubil in apa Sauile lui se numesc sulfui este un acid slab Sulfuile se obtin diect din elemente ( M + S rarr MS ) pin educeea sulfatilo cu C(cabon ) Na2SO4 + 2C rarrNa2S + 2CO2 sau pin eactia hidoenului sulfuat cu solutiile sauilo solubile CuCl2+H2S rarr CuS + 2HCl Sulfuile metalelo din upa a ΙΙ ndasha A sunt greu soubie si hidroizeaza CaS + HOH rarrCa (OH )2 + H2S Metaee tranzitionae au sufuri greu soubie cu caracter covaent Soutiie apoase ae metaeor acaine dizova S eementar si formeaza

poisufuri Na2S + n S rarr Na2Sn (coorate de a gaben a rosu in functie de numaru de atomi de suf ) Cu oxigenu sufu 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 moecua pana si simetrica in stare de vapori prezinta in 3 forme cristaografice α β γ

se

α β ndash sunt polimeri ( SO3 )n iar γ ae stuctua ciclica ( SO3 )3 ndash fomeaza cistale tanspaente ca heata Acidul sulfuic este un acid dibasic H2SO4 + HOH rarrHSO4- +H3O+ HSO4- + HOH rarr SO42- + H3O+ Acidul sulfuic fomeaza saui acide si neute MHSO4 si M2SO4 Se obtine industial pin metoda de contact SO2 + O2 Mn O2rarr SO3 SO3 + HOH rarrH2SO4 SO2 ezulta pin pajiea sulfuilo Acidul sulfuic este un lichid incolo instae pua cu densitatea 184 cm3 punct de fiebee 338degC este foate hioscopic si se foloseste la uscaea azelo si deshidatant in pocesele chimice Pe aceasta popietate se bazeaza si poduceea asuilo cu acid sulfuic Acidul sulfuic este un acid tae Ae caacte oxidant C + H2SO4 rarr CO + SO2 + H2 O scoate din sauile lo ceilalti acizi HCl HNO3 da in stae concentata nu eactioneaza cu Fe Al Pb ( sunt pasive ) Metalele cu caacte electopozitiv scazut Cu A H eactioneaza cu acidul sulfuic concentat cu deajae de SO2 Cu + 2H2SO4 rarr CuSO4 + 2H2O + SO2 uarr Acidul sulfuic fomeaza 3 felui de sulfati izomofi a) seia vitiolilo MSO4 7 H2O ( M M Fe Cu Zn b) sulfati dubli de tip schonit ( M2SO4 MSO4 ( M M Fe Cu Zn ) c) alauni MΙ MΙΙΙ ( SO4 )2 12 H2O

Sufu formeaza un numar mare de oxiacizi unii nu exista in stare ibera dar anionii or sunt in saruri atii au fost izoati in stare soida Dintre acestia cei mai intaniti sunt H2 S2 O3 ( acid tiosufuric ) sarurie ui se numesc tiosufati ex Na2 S2O3 H2S2O4 acid ditionos sarurie ui se numesc ditioniti H2S2O6 acid ditionic sarurie se numesc ditionati acizi poitionici ( acid tetrationic H2S4O6 sarurie se numesc tetrationati Acid peroxodisufuric H2S2O8 ( contine in structura ui o egatura peroxidica ndash O-O- )

Curs 10 RUPA A V ndash a A ndash HAOENrupa a V-a A cuprinde eementee F C Br At Datorita faptuui ca primee 4 eemente formeaza usor saruri cu metaee de tip s acestea s-au numit haogeni Atomii acestor eemente au 7 eectroni pe utimu strat ( ns2 np5 ) sunt nemetae tipice caracteru nemetaic scade in grupa de sus in jos odata cu cresterea razei ionice si scaderea actiunii nuceuui asupra stratuui de vaenta X+ e- rarr X- Cea mai mare afinitate pentru eectroni o are F datorita voumuui atomic mic Haogenii formeaza egaturi ionice cu eementee cu caracter metaic pronuntat si egaturi covaente cu nemetaee si cu metaee de tip p sau d n majoritatea combinatiior atomii de haogeni formeaza egaturi chimice cu orbitai fundamentai C Br formeaza egaturi coordinative cu oxigenu

CO- CO-2 CO-3 CO-4 n ionu hipocorit oxigenu este asociat coruui HCOrarr HC + [O] in ceiati ioni corit corat percorat C formeaza 123 covaente coordinative inionii de mai sus C are NO +1+3 +5 +7 Bromu nu prezinta starea de oxidare +7 Fuoru (F2) este un gaz gaben deschis foarte reactivereactivitatea ui se datoreste atat eectronegativitatii pronuntate (4)cat si egaturii sabe FmdashF expicate prin repusia inveisurior eectronice a ceor 2 atomi datorita razei atomice mici Energia de egatura CmdashC este mai mare aceasta egatura fiind mai stabia datorita tendintei de formare a egaturii π rin intreatrunderea unui orbital d liber al unui atom de Cl cu un orbital ocuat 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 oate forma Datorita scaderii reactivitatii in grua un halogen oate sa-I scoata e cei care urmeaza dua el din combinatiile lor Halogenii au caracter oxidant acesta scade in grua de sus in jos Aceasta variatie exlica conditiile formarii hidracizilor F2 reactioneaza exloziv cu H2 la intuneric si la temeratura negativa Cl2 reactioneaza cu H2 la lumina sau la 150degC iar reactia de formare a HI uternic endoterma este reversibila H2+X2rarr 2HX X(FClBr ) H2+I2=2HI In igrua 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

delasat

sre

stangadatorita O2care oate oxida HI X2+ HOH== HX + HXO ( hioacid ) X-Cl Br La temerature 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) aoi la solidI2(cristale albastru ndash violet) Halogenii reactioneaza cu majoritatea metalelor si nemetalelorClorul este un element rerezentativ al gruei 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 aa de mare si in zacaminte uneori alaturi de alteminerale In laboratordar si in industrie clorul se obtine rin electroliza solutiei aoase de NaCl 2NaCl+2H2O ndasheiectriliza 2NaOH+H2uarr +Cl2uarr Intrucat in satial catodic se obtine Na OH(soda caustica)acesta este searate de cel anodic rintrrsquoun erete desartitor numit diafragma dar care ermite circulatia electrolitului ( este oros ) Industrial se mai foloseste rocedeul cu catod de mrrcur(Hg )acesta formeaza un amalgam cu Na Na Hg + HOHrarrNa OH+Hg+H2 uarr este imiedecata astfel formarea unor rodusi secundari ( Na ClO ndash hioclorit de Na ) In laborator

clorul se oate obtine din HCl rin 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 ot utilize KMnO4 KClO3 hellip Cl2 reactioneaza cu majoritatea metalelor chiar si cu aurul metalele cu valenta variabila formeaza cloruri in treata de valenta suerioara Fe + 32 Cl2 rarr FeCl3

EXERCITII APLICATIVE1 Pentru 3 elemente ABC energiile de ionizare variaza in ordinea IBgtICgtIA ordonati aceste elemente in sensul cresterii caracterului metalic a) b) concretizati entru 3 elemente din aceeasi grua Concretizati entru 3 elemente din aceeasi erioada

2) Precizati tiul de legatura chimica din ionul hidroniu ( H3O+) exlicati 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 lana molecula NH3 are geometrie iramidala Exlicati de ce 6) Stabiliti coresondenta dintre substantele 1rarr4 si tiul de retea cristalina ararrd 1 SiF4 2 I2 3 MgO 4 NH4+ a) ionica b) ionica c) coordinativa d) moleculara

7) Se dau substantele PCl5 I2 Na2S Aratati care a) au molecula neolara b) conduc curentul electric in toitura c) conduc curentul electric in solutie d) nu se dizolva in aa 8) In gheata intre molecule se exercita a) legaturi covalente b) legaturi de H c) legaturi diol- diol d) nici un ti de legatura 9) Cea mai mare duritate o are cristalul de a) Fe b) Si c) I2 d) Sn 10) Modelati ecuatiile reactiilor chimice coresunzatoare transformarilor a) KClrarrHClrarrCaCl2 rarrAgCl b) MgCO3rarrMgCl2rarrMgSO4 11) Metalele tranzitionale cu valenta variabila formeaza halogenuri in treata de valenta suerioara concretizati dand 3 exemle 12) Care sunt comonentele 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 otentiala a eractantilor 14 ) Care din conditiile de mai jos contribuie la delasarea echilibrului sre stanga in reactia de sinteza directa a amoniacului A marirea resiunii B marirea temeraturii este 500ordm C C micsorarea resiunii D marirea concetratiei 15) Se dau urmatorii comusi ai azotului NH3( ammoniac ) H2N-NH2 (hidrazina ) H2N-OH ( hidroxilamina ) sa se determine NO al azotului entru fiecare din ei 16 ) 46 g dintr-un aliaj de Rb si alt metal alcalin degaja in reactie cu aa 224 l hidrogen in conditii normale Care metal alcalin formeaza cel de al 2- lea comonent al aliajului si care este comozitia lui rocentuala 17 ) Metalele conduc curentul electric rin intermediul A) rotonilor 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 trete cunoscand ca K1=7510-3 K2=6210-8 K3=4810-13calculati raoartele K1K2siK2K3 si ordonati in sens crescator seciile chimice cu caracter acid 21) Aa oxigenata se descomune mai usor in rezenta unor catalizatori MnO2 si resectiv Cu2+ Fe3+ 1 1 in functie de sistemul format de catalizatorsi reactanti definiti cele 2 tiuri de cataliza

22 ) Reactia metalelor de ti s cu aa este A lenta B raida C reversibila D imosibila 23 ) Exlicati sau gasiti cauza entru care o solutie ionica este mai coroziva decat aa in care sunt mai multi ioni 24 ) Exlicati de ce afinitatea entru electroni a F care acceta un singur electron este mai mare decat a N care acceta 3 electroni desi se gasesc in aceeasi erioada ( erioada a 2-a ) 25 ) In comusul [Cu(NH3)4](OH)2 intre ionul de Cu si moleculele de amoniac exista o legatura A ionica Dcovalenta coordinativa B covalenta olara C covalenta neolara

26 ) In ionul H3O+(hidroniu) este constituit rin legatura coordinativa stabiliti care este donorul si care este accetorul 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 exemle de emulsii de ti U A si aratati in ce conditii are loc inversarea fazelor 30 ) Ce fel de amestec formeaza cu aa roteinele solubile solutii moleculare emulsii solutii coloidale

BIBLIOGRAFIE1) Gheorghiu C Antonescu L Zalaru F Bucuresti1982 2) Marculetiu VT - Alicatii de calcul in chimia generala LitIPBucuresti 1970 3) Nenitescu CD -Chimie generala EDP Bucuresti 1980 4) Negoiu D -Chimie anorganica vol ΙΙΙΙΙΙEditura Tehnica ndash Chimie EDP

Bucuresti1972 5) Tepes hupu A-Apicatii de chimie si tehnoogie chimica EDPBucuresti1978 6) - Encicopedia de chimievo ΙΙΙΙΙΙΙVVVΙEditura Tehnic Bucuresti1983mdash1989

Descoperirile din fizica cu privire la structura atomului au modificat si dezvoltat conceptiile despre legatura chimica noua etapa se numeste teoria electronica a legaturii chimice Studiile privind invelisul de electroni au aratat ca legaturile chimice sunt determinate exclusiv de straturile exterioare ale atomilor astazi se disting urmatoarele tipuri de legaturi chimice legatura ionica ( heteropolara ) legatura covalenta ( homeopolara )legatura metalicalegatura de hidrogensi legatura prin forte van der Waals

Legatura ionicaLegatura ionica presupune existenta unor ioni complet despartitiintre care se manifesta atracti de tip coulombian F= e1e2 εd2 In rlatia d mai sus 12- sarcini absolut al ionilor ε ndashconstanta dilctrica a mdiuluiiar d-distanta dintr ioni in angstromi (A) 1A=10-10 m Kossl si Lwis au considrat ca lmntl ractionaza intr l pntru ca atomii sa ralizz configuratia stabila d gaz inrt Formara uni combinatii ionic ar lic prin transfr d lctroni d xmplu [ F]+ NararrF -+ Na+ Elctrovalnta st data d numarul d lctroni schimbatiCu cat lmntl sunt mai dpart d gazl rar cu atat tndinta d formar a combinatiilor




NaCl (s)Q

- Er

Na+ (g) + Cl- (g)

+I +S

-A

Na (s)

Na (g) + Cl (g)



Cl Cl

P Cl

Cl

H BmdashB H H H


Diboranul





Cursul 2













olara S




















articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre
















NaCl (s)Q

- Er

Na+ (g) + Cl- (g)

+I +S

-A

Na (s)

Na (g) + Cl (g)



Cl Cl

P Cl

Cl

H BmdashB H H H


Diboranul





Cursul 2













olara S




















articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre














Cl Cl

P Cl

Cl

H BmdashB H H H


Diboranul





Cursul 2













olara S




















articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre
















Cursul 2













olara S




















articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre






















olara S




















articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre






























articulelor

Preciitarea

totala

a

fazei

diserse

se

numeste













M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre
























M 2 O2 +


Sueroxizii MO2



Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre













Br2 = 2Na Br





































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre












































+




In NO-3



















se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre





























se





2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre
















2I2

+

2HOH

==4HI+O2

echilibrul

este

delasat

sre













46100814 Legatura Chimica

Documents

Transcript of 46100814 Legatura Chimica