CHIMIE ANORGANICA
-
Upload
marin-lazar -
Category
Documents
-
view
205 -
download
0
description
Transcript of CHIMIE ANORGANICA
Subiecte chimie anorganică
1 Importanţa electrolizei icircn elucidarea structurii atomului
In 1833 enunţă legea electrolizei lege ce stă la baza electrochimiei Tot el Faraday este cel ce introduce termenii de ion catod anod anion cation echivalent electrochimic
Descoperirea descompunerii substanţelor sub acţiunea curentului electric a demonstrat existenţa unei stracircnse legături icircntre atomi şi molecule datorită sarcinii electrice
Studiind procesele de electroliză Michael Faraday a pus pentru prima dată icircn evidenţă existenţa unor ioni atomi sau grupe de atomi cu sarcini electrice pozitive (cationi) sau negative (anioni) care migrează spre electrozi
Soluţiile de electroliţi (acizii bazele şi sărurile) conduc curentul electric prin ioni a căror existenţă icircn soluţie se bazează pe procesul de disociere electrolitică
KA reg K+ + A-
Legile electrolizei sunt exprimate de relaţia
unde
m = masa de substanţă depusă la elecrod (g)
Q = cantitatea de electricitate consumată (C)
F = 96 500 C numărul lui Faraday
A = masa atomică a produsului obţinut
n = numărul de electroni implicaţi icircn procesul de electroliză (starea de oxidare a ionului)
An = echivalent chimic AnF = echivalent electrochimic
La electrozi ionii suferă reacţii electrochimice de reducere respectiv de oxidare care duc la anularea sarcinilor electrice Astfel aici se depun sau se degajă substanţe
Icircn cazul ionilor monovalenţi echivalentul gram este egal cu ionul gram sau cu atomul gram E = A iar cantitatea de 1 Farad este transportată de cei NA ioni din ionul gram fiecare dintre ei avacircnd sarcina e = 16 times 10 -19 C
Icircn cazul ionilor polivalenţi cantitatea de electricitate de 1F este transportată de NAn ioni din echivalentul gram fiecare ion avacircnd sarcina n times e
2 Enumeraţi proprietăţile razelor catodice obţinute la descărcările electrice icircn gaze rarefiate
- se propagă icircn linie dreaptă fapt dovedit prin umbra care apare la introducerea unui obiect icircn calea lor
q=eminus= 1 FN Avogadro
=96500
6 023sdot1023=1 602sdot10minus19C
- au energie cinetică (pun icircn mişcare o morişcă) - au sarcină electrică negativă pusă icircn evidenţă prin devierea lor icircn cacircmp magnetic şi
electric - natura razelor catodice nu se schimbă prin icircnlocuirea gazelor şi nici prin utilizarea
altor metale la catod - se deplasează cu viteze mari de ordinul a 15 times 108 ms
3 Razele X
Wilhelm Conrad Roumlntgen a fost un fizician german A studiat descărcările electrice icircn tuburi vidate si a descoperit icircn anul 1895 emisia unor radiaţii penetrante pe care le-a numit radiaţii X
Razele X sunt vibraţii electro-magnetice cu lungime de undă mai mică de 05ndash20 Aring
Dacă razele catodice lovesc un obstacol solid acesta emite radiaţii cu mare putere de pătrundere care au următoarele proprietăţi
impresionează plăcile fotografice acoperite produc fluorescenţa unor substanţe ionizează gazele nu sunt deviate de cacircmpurile electro-magnetice deci nu au sarcină electrică
4 Precizaţi componenţa radiaţiilor emise de substanţele radioactive
a) raze a - cu o viteză de 14 ndash 2 times 107 ms sarcina electrică este de două ori mai mare şi de semn contrar cu cea a electronului
b) raze b - (din electroni) de aceeaşi natură cu razele catodice au viteză foarte mare ndash 99 din viteza luminii sarcina lor electrică este egală cu sarcina electronului
c) raze g - radiaţii electromagnetice de aceeaşi natură cu lumina dar cu lungime de undă mult mai mică şi care pătrund mai profund icircn materie
5 Precizaţi cele trei concluzii rezultate din studiul elementelor radioactive
Radiaţia emisă de un element radioactiv este independentă de forma sub care se găseşte elementul (starea de oxidare)
Dezintegrarea radioactivă se produce de la sine şi nu poate fi icircntacircrziată sau accelerată prin metode fizico-chimice obişnuite
Din elementul radioactiv odată cu emiterea de radiaţii se obţine un nou element chimic
6 Descrieţi experimentul lui Rutherford de deviere a particulelor α
Un fascicul de particule a a fost icircndreptat asupra unei foiţe de aur sau aluminiu Trecerea particulelor prin foiţă a fost urmărită pe un ecran de sulfură de zinc (ZnS)
Cele mai multe dintre particulele a trec prin foiţă fără a fi deviate sau cu o deviere foarte mică ceea ce corespunde cu faptul că aceste particule nu icircntacirclnesc icircn calea lor alte particule sau acestea le abat foarte puţin de la traiectorie
Un număr foarte mic de particule (1104 pentru o foiţă cu grosimea de 05 mm) prezintă o deviere mare uneori mai mare de 900 ajungacircnd pacircnă la 1800
Devierile mici se datorează atracţiei particulelor a de către sarcinile mici ale electronilor din interiorul atomilor iar cele mari inclusiv icircntoarcerile la 1800 unor particule mari puţin numeroase cu sarcini pozitive mari concentrate icircntr-un volum mic cu masă mare pe care Rutherford le-a numit nuclee atomice
Numărul de sarcini elementare pozitive din nucleu este egal cu numărul electronilor din atomul neutru şi cu numărul de ordine Z al elementului din sistemul periodic
Faţă de dimensiunile atomului (r = 10 ndash10 m) nucleul atomic are raza r = 10 ndash14 m
7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ Thompson
El explica static aşezarea electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află
Modelul atomic al lui Thomson fiind total icircn acord cu teoria electromagnetică clasică a fost acceptat de contemporani dar pentru scurt timp Orice icircncercare de a corela pe acest model frecvenţele radiaţiilor electromagnetice emise de atomi cu cele experimentale au eşuat
Modelul static nu a explicat fenomenul de radioactivitate naturală dar a stat la baza primelor icircncercări de a explica sistemul periodic şi reacţiile chimice care decurg cu transfer de electroni (redox)
8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de Rutherford
Conform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomului
Sarcina electrică a nucleului este numeric egală şi de semn contrar cu suma sarcinilor tuturor electronilor din atom
Datom =10 ndash10 m Dnucleu = 10 ndash14 m Delectron = 10 ndash18 m
Conform legilor
electrodinamicii clasice
9 Enunţaţi cele două postulate ale lui Bohr
electron in mişcare accelerată
nucleu
I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici
a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s
b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2
c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d
d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567
Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice
Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie
Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n
n 1 2 3 4 5 6
l
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5
s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h
n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor
Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline
s - sharp
p - principal
d - difuse
f - fundamental
apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni
Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
- au energie cinetică (pun icircn mişcare o morişcă) - au sarcină electrică negativă pusă icircn evidenţă prin devierea lor icircn cacircmp magnetic şi
electric - natura razelor catodice nu se schimbă prin icircnlocuirea gazelor şi nici prin utilizarea
altor metale la catod - se deplasează cu viteze mari de ordinul a 15 times 108 ms
3 Razele X
Wilhelm Conrad Roumlntgen a fost un fizician german A studiat descărcările electrice icircn tuburi vidate si a descoperit icircn anul 1895 emisia unor radiaţii penetrante pe care le-a numit radiaţii X
Razele X sunt vibraţii electro-magnetice cu lungime de undă mai mică de 05ndash20 Aring
Dacă razele catodice lovesc un obstacol solid acesta emite radiaţii cu mare putere de pătrundere care au următoarele proprietăţi
impresionează plăcile fotografice acoperite produc fluorescenţa unor substanţe ionizează gazele nu sunt deviate de cacircmpurile electro-magnetice deci nu au sarcină electrică
4 Precizaţi componenţa radiaţiilor emise de substanţele radioactive
a) raze a - cu o viteză de 14 ndash 2 times 107 ms sarcina electrică este de două ori mai mare şi de semn contrar cu cea a electronului
b) raze b - (din electroni) de aceeaşi natură cu razele catodice au viteză foarte mare ndash 99 din viteza luminii sarcina lor electrică este egală cu sarcina electronului
c) raze g - radiaţii electromagnetice de aceeaşi natură cu lumina dar cu lungime de undă mult mai mică şi care pătrund mai profund icircn materie
5 Precizaţi cele trei concluzii rezultate din studiul elementelor radioactive
Radiaţia emisă de un element radioactiv este independentă de forma sub care se găseşte elementul (starea de oxidare)
Dezintegrarea radioactivă se produce de la sine şi nu poate fi icircntacircrziată sau accelerată prin metode fizico-chimice obişnuite
Din elementul radioactiv odată cu emiterea de radiaţii se obţine un nou element chimic
6 Descrieţi experimentul lui Rutherford de deviere a particulelor α
Un fascicul de particule a a fost icircndreptat asupra unei foiţe de aur sau aluminiu Trecerea particulelor prin foiţă a fost urmărită pe un ecran de sulfură de zinc (ZnS)
Cele mai multe dintre particulele a trec prin foiţă fără a fi deviate sau cu o deviere foarte mică ceea ce corespunde cu faptul că aceste particule nu icircntacirclnesc icircn calea lor alte particule sau acestea le abat foarte puţin de la traiectorie
Un număr foarte mic de particule (1104 pentru o foiţă cu grosimea de 05 mm) prezintă o deviere mare uneori mai mare de 900 ajungacircnd pacircnă la 1800
Devierile mici se datorează atracţiei particulelor a de către sarcinile mici ale electronilor din interiorul atomilor iar cele mari inclusiv icircntoarcerile la 1800 unor particule mari puţin numeroase cu sarcini pozitive mari concentrate icircntr-un volum mic cu masă mare pe care Rutherford le-a numit nuclee atomice
Numărul de sarcini elementare pozitive din nucleu este egal cu numărul electronilor din atomul neutru şi cu numărul de ordine Z al elementului din sistemul periodic
Faţă de dimensiunile atomului (r = 10 ndash10 m) nucleul atomic are raza r = 10 ndash14 m
7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ Thompson
El explica static aşezarea electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află
Modelul atomic al lui Thomson fiind total icircn acord cu teoria electromagnetică clasică a fost acceptat de contemporani dar pentru scurt timp Orice icircncercare de a corela pe acest model frecvenţele radiaţiilor electromagnetice emise de atomi cu cele experimentale au eşuat
Modelul static nu a explicat fenomenul de radioactivitate naturală dar a stat la baza primelor icircncercări de a explica sistemul periodic şi reacţiile chimice care decurg cu transfer de electroni (redox)
8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de Rutherford
Conform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomului
Sarcina electrică a nucleului este numeric egală şi de semn contrar cu suma sarcinilor tuturor electronilor din atom
Datom =10 ndash10 m Dnucleu = 10 ndash14 m Delectron = 10 ndash18 m
Conform legilor
electrodinamicii clasice
9 Enunţaţi cele două postulate ale lui Bohr
electron in mişcare accelerată
nucleu
I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici
a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s
b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2
c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d
d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567
Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice
Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie
Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n
n 1 2 3 4 5 6
l
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5
s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h
n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor
Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline
s - sharp
p - principal
d - difuse
f - fundamental
apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni
Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Cele mai multe dintre particulele a trec prin foiţă fără a fi deviate sau cu o deviere foarte mică ceea ce corespunde cu faptul că aceste particule nu icircntacirclnesc icircn calea lor alte particule sau acestea le abat foarte puţin de la traiectorie
Un număr foarte mic de particule (1104 pentru o foiţă cu grosimea de 05 mm) prezintă o deviere mare uneori mai mare de 900 ajungacircnd pacircnă la 1800
Devierile mici se datorează atracţiei particulelor a de către sarcinile mici ale electronilor din interiorul atomilor iar cele mari inclusiv icircntoarcerile la 1800 unor particule mari puţin numeroase cu sarcini pozitive mari concentrate icircntr-un volum mic cu masă mare pe care Rutherford le-a numit nuclee atomice
Numărul de sarcini elementare pozitive din nucleu este egal cu numărul electronilor din atomul neutru şi cu numărul de ordine Z al elementului din sistemul periodic
Faţă de dimensiunile atomului (r = 10 ndash10 m) nucleul atomic are raza r = 10 ndash14 m
7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ Thompson
El explica static aşezarea electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află
Modelul atomic al lui Thomson fiind total icircn acord cu teoria electromagnetică clasică a fost acceptat de contemporani dar pentru scurt timp Orice icircncercare de a corela pe acest model frecvenţele radiaţiilor electromagnetice emise de atomi cu cele experimentale au eşuat
Modelul static nu a explicat fenomenul de radioactivitate naturală dar a stat la baza primelor icircncercări de a explica sistemul periodic şi reacţiile chimice care decurg cu transfer de electroni (redox)
8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de Rutherford
Conform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomului
Sarcina electrică a nucleului este numeric egală şi de semn contrar cu suma sarcinilor tuturor electronilor din atom
Datom =10 ndash10 m Dnucleu = 10 ndash14 m Delectron = 10 ndash18 m
Conform legilor
electrodinamicii clasice
9 Enunţaţi cele două postulate ale lui Bohr
electron in mişcare accelerată
nucleu
I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici
a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s
b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2
c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d
d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567
Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice
Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie
Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n
n 1 2 3 4 5 6
l
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5
s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h
n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor
Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline
s - sharp
p - principal
d - difuse
f - fundamental
apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni
Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
I Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomici
a) orbitalii s ndash au simetrie sferică cu nucleul icircn centrul sferei Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 0 Icircn fiecare strat electronic există cacircte un orbital s
b) orbitalii p ndash sunt compuşi din doi lobi identici repartizaţi simetric de ambele părţi ale unui plan nodal icircn care este situat nucleul atomic Există trei orbitali p (icircn funcţie de cele trei valori ale numărului cuantic magnetic m = -1 0 +1 distribuiţi de-a lungul a trei axe perpendiculare cu nucleul icircn originea axelor Se caracterizează prin numărul cuantic secundar l = 1 Ei apar icircncepacircnd cu nivelul n = 2
c) orbitalii d ndash sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 2 Apar două planuri nodale perpendiculare icircntre ele pentru fiecare orbital d şi icircn consecinţă apar patru lobi Deoarece numărul cuantic magnetic ia cinci valori (-2-10+1+2) rezultă cinci orbitali de tip d
d) orbitalii f - sunt caracterizaţi de numărul cuantic secundar l = 3 apar numai icircn straturile cu n = 4567
Numărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electronice
Electronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energie
Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Observaţie pentru valori egale ale sumei energia mai mică icirci revine subnivelului care aparţine la racircndul său nivelului energetic caracterizat prin cea mai mică valoare a numărului cuantic principal n
n 1 2 3 4 5 6
l
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5
s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h
n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor
Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline
s - sharp
p - principal
d - difuse
f - fundamental
apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni
Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
n 1 2 3 4 5 6
l
0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5
s s p s p d s p d f s p d f g s p d f g h
n+l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9 6 7 8 9 10 11
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilor
Pe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
Iniţialele caracteristice straturilor şi substraturilor electronice provin de la denumirile seriilor spectrale din structura metalelor alcaline
s - sharp
p - principal
d - difuse
f - fundamental
apoi urmează litere icircn ordinea alfabetică g h i etc
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroni
Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
Potenţialul redox standard sau potenţialul normal de oxido-reducere este o proprietate caracteristică elementelor care depinde de configuraţia electronică şi variază periodic
Se notează de obicei cu eo sau Eo
Cu cacirct un element este mai electropozitiv cu atacirct este mai reducător (Cs) Cu cacirct un element este mai electronegativ cu atacirct este mai puternic oxidant (F)
Variază icircn acelaşi mod ca şi energia de ionizare sau afinitatea pentru electroni crescacircnd icircn perioadă de la stacircnga la dreapta şi icircn grupă de jos icircn sus
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale - oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2) - metalele au numere de oxidare pozitive cele alcaline (+1) cele alcalino-pămacircntoase (+2) - substanţele elementare au numărul de oxidare zero - suma sarcinilor pozitive şi negative ale elementelor dintr-o combinaţie este egală cu zero- numărul maxim pozitiv de oxidare al unui element coincide cu numărul grupei
Grupa I II III IV V VI VII VIII
Compuşi cu H RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR -
Compuşi cu F RF RF2 RF3 RF4 RF5 RF6 RF7 RF8
Compuşi cu O R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)
- se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni
- formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar
- formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
- formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei
- legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari
- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
Legătura ionică se realizează icircntre ioni de semn contrar formaţi prin transferul de
electroni de la atomii elementelor puternic electropozitive (metale) la atomii elementelor puternic electronegative (nemetalele) Form
area legăturii ionice presupune două etape
1 Formarea ionilor (NaCl)
2 Atracţia electrostatică icircntre ionii formaţi (se degajă energie)
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
GN Lewis (1916) arată că icircntre doi atomi ai unei molecule se stabilesc legături prin punerea icircn comun a doi electroni proveniţi cacircte unul de la fiecare atom astfel icircncacirct fiecare atom capătă configuraţia stabilă a gazului rar cel mai apropiat
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Orbitalii moleculari sunt functii de unda monoelectronice obtinute prin rezolvarea ecuatiei lui Schrodinger
Orbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi) Orbitalii moleculari σ (sau legăturile covalente (σ) se pot forma prin icircntrepătrunderea a
doi orbitali de tip s (fig a) a unui orbital de tip s cu un orbital de tip p (fig b) sau a doi orbitali de tip p (fig c)
Orbitalii π se formează prin icircntrepătrunderea a doi orbitali p aşezaţi paralel de obicei la atomii icircntre care există deja o legătură σ
Electronii din orbitalii de antilegătură se vor afla un timp foarte scurt icircn spaţiul dintre cele două nuclee Au energia mai mare decacirct icircn atom şi vor destabiliza molecula
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente
Substanţele covalente se prezintă sub cele trei stări de agregare Moleculele gazelor sunt formate din doi atomi moleculele solide sunt poliatomice de ex molecula de sulf este formată din 8 atomi (S8) cea de fosfor din 4 atomi (P4)
icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţi
Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţi
De exemplu atomul de azot din amoniac adiţionează la perechea de electroni neparticipanţi un proton cedat de către un acid formacircndu-se ionul de amoniu
NH3 + HCl harr (NH4+ + Cl-)
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Tot prin legătură coordinativă se formează şi ionul de hidroniu prin adiţionarea la una din perechile de electroni neparticipanţi ai oxigenului din apă a unui proton cedat de un acid
H2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-)
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
Aranjarea foarte compactă a atomilor din reţeaua cristalină a metalelor icircn care fiecare atom are 8 pacircnă la 12 atomi vecini precum şi proprietăţile caracteristice metalelor nu pot fi explicate prin existenţa legăturilor ionice sau covalente
Icircn cazul unui cristal de sodiu de exemplu care conţine n atomi nivelele energetice exterioare 3s se contopesc pentru toţi cei n atomi formacircnd o bandă de valenţă adică o undă electronică proprie tuturor atomilor Structurile energetice interioare 1s 2s şi 2p rămacircn individuale ca şi icircn cazul atomilor liberi
Icircn cazul icircn care atomii metalelor sunt liberi izolaţi unii de alţii electronii fiecărui atom ocupă orbitalii atomici icircn ordinea creşterii energiei lor respectacircnd regulile de ocupare cu electroni
Dacă aceşti atomi se află la distanţă foarte mică orbitalii stratului de valenţă se icircntrepătrund atacirct de mult icircncacirct electronii de valenţă aparţin tuturor atomilor din masa metalului respectiv
Apar astfel icircn locul orbitalilor atomici exteriori zone de energie legate numite benzi de energie (benzi de valenţă)
Fiecare din cele n nivele de energie din banda de valenţă poate fi ocupat cu maxim doi electroni iar atomii de sodiu au pe nivelul 3s cacircte un singur electron deci se pot ocupa cu cacircte doi electroni doar n2 nivele celelalte n2 nivele rămacircnacircnd neocupate Acestea formează banda de conducţie cu energie mai icircnaltă decacirct banda de valenţă
La creşterea temperaturii o parte din electronii din banda de valenţă trec icircn banda de conducţie Prin aceşti electroni se realizează conducerea curentului electric prin metale
Icircn cazul metalelor tranziţionale banda de valenţă se formează din substraturile d şi s cu energii foarte apropiate care se icircntrepătrund parţial Cu cacirct se icircntrepătrund mai mult cu atacirct legătura este mai puternică metalul este mai dur şi mai rezistent
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientare
Apar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative
Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă
25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare
Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv
mi = atimesei
unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
Prin existenţa forţelor Van der Waals se explică creşterea temperaturii de topire şi fierbere de sus icircn jos icircn grupele sistemului periodic ce conţin nemetale (gr VIa şi VIIa) Aceste forţe imprimă substanţelor moleculare proprietăţi caracteristice cele cu masă moleculară mare şi polarizabilitate mare sunt fie lichide (Br2 CS2) fie solide (S8 P4) icircn timp ce substanţele moleculare cu masă mică sunt gaze (H2 N2 O2 CO2)
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)
Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele
Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsive
La distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogen
Datorită faptului că forţele de interacţiune cresc cu creşterea masei moleculare trebuie să crească şi punctele de fierbere şi topire Această regulă este contrazisă de compuşii hidrogenaţi ai primelor elemente ale grupelor a V-a a VI-a şi a VII-a principale ale sistemului periodic (NH3 H2O HF) care au punctele de fierbere mult mai ridicate decacirct cele ale omologilor lor
Legătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o linie punctată
frac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Toate substanţele care formează asociaţii moleculare conţin atomul de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ fluor oxigen azot şi mai rar clor Condiţia necesară formării legăturilor de hidrogen este ca elementul să fie electronegativ şi să aibă volum mic
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
Icircn legătura covalentă formată cu atomul electronegativ norul electronic este deplasat spre acesta iar atomul de hidrogen sărăcit icircn electroni (deci pozitivat) poate exercita o forţă de atracţie asupra unui atom electronegativ din altă moleculă
Din această cauză legătura de hidrogen este de obicei liniară
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroni
Reacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinare
a2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică
b2 - termică
b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă
c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ionici
Formarea compuşilor ionici
Are loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc
Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
Ca - 2e- rarr Ca2+ Ca [Ar] 4s2 - 2e- rarr [Ar]
2 Cl0 + 2e- rarr 2 Clmacr Cl [Ne] 3s2 3p5 + e- rarr [Ar]
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţi
Formarea compuşilor covalenţi
Compuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare
Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
Exemplu H2 + Cl2 (hν) rarr 2 HCl
- iniţiere Cl2 (hν) rarr Cl + Cl
- propagare Cl + H2 rarr HCl + H
H + Cl2 rarr HCl + Cl
- blocare H + Cl rarr HCl
Cl + Cl rarr Cl2
H + H rarr H2
Exemplu S(s) + O2 (g) rarr SO2
S0 - 4e- rarr S4+ 4 1
2 O0 + 4e- rarr 2 O2- 4 1
Exemplu PbO2 (s) + SO2 (g) rarr PbSO4 (s)
Pb4+ + 2e- rarr Pb2+ 1
S4+ - 2e- rarr S6+ 1
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexe
Unii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule
Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2)
Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu)
Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic
2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1
6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termică
Descompunerea termică
Exemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu
4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3
Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular
KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1
O2- - 2e - rarr O0 4
Exemplu descompunerea acizilor azotic şi sulfuric icircn oxizi apă şi oxigen
4 HNO3 rarr 4 NO2 + 2 H2O + O2
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
2 H2SO4 rarr 2 SO2 + 2 H2O + O2
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimică
Descompunerea electrochimică
La trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi
transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl
Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na
A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2
2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
Sodiul intră icircntr-un proces de reducere catodică iar clorul icircn procesul de oxidare anodică
Reacţia completă reprezintă icircnsumarea celor două reacţii ce au loc aproape simultan icircn spaţiul anodic şi catodic
Exemplu descompunerea soluţiei de NaCl
Icircn cazul soluţiei apoase intervin icircn procesele de oxido-reducere şi ionii apei H+ şi OHmacr
La anod se vor putea descărca deci ionii Clmacr şi OHmacr iar la catod ionii H+ şi Na+ Descompunerea are loc icircn funcţie de poziţia ionilor icircn seria tensiunilor electrochimice
La anod se va descompune clorul iar la catod hidrogenul
C (minus) 2 H+ + 2e- rarr H2
A (+) 2 Clmacr minus 2e- rarr Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuia
Definiţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod
Valoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst Ε=Ε0minusRsdotT
nsdotFln
[ox ][red ]
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
R = constanta gazelor perfecte (8314 Jmol∙K) n = numărul de electroni transferaţi T = temperatura icircn grade Kelvin F = 1 Farad (96 500 C) [ox] şi [red] = activităţile celor două stări ale metalului oxidată şi redusă
La temperatură normală şi folosind logaritmul zecimal se obţine relaţia
37 Reacţii redox de descompunere fotochimică
Reacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice
Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi
Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
Ca mecanism de reacţie descompunerile fotochimice au loc icircn lanţ prin mecanism radicalic
Descompunerea bromurii de argint este un proces redox aplicat icircn tehnica fotografică
2 AgBr (hν) rarr 2 Ag + Br2
Ag+ + 1e- rarr Ag0 2
2 Br- - 2e- rarr Br2
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenă
a) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de substituire a hidrogenului cu atomi de metal
2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2
2 Me - 2e- rarr 2 Me+
2 H+ + 2e- rarr H2
Me + 2 H2O rarr Me(OH)2 + H2
Me - 2e- rarr Me2+
2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor
2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
Zn + 2 HCl rarr ZnCl2 + H2
Ε=Ε0+ 0 058n
log[ox ][red ]
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Reacţia este condiţionată de tăria acizilor şi de poziţia metalelor icircn seria tensiunilor electrochimice
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenă
Exemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe
HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimb
Deşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni
2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41 Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
Domenii de utilizare a reacţiilor redox
obţinerea elementelor chimice purificarea electrochimică a metalelor analiza calitativă şi cantitativă obţinerea de pile şi acumulatori electrici metode de protecţie anticorosivă
42 Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teorii
Conform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoni
Acizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc
- cationici H3O+ NH4+ etc
- anionici HSO4minus H2PO4
minus HPO42minus etc
Baze - neutre H2O NH3
- anionice Clminus HSO4minus CH3COOminus HOminus
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
- polianionice SO42minus HPO4
2minus PO43minus etc
43 Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniacului
Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44 Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilor
Un loc deosebit icircn categoria amfoliţilor icircl ocupă aminoacizii substanţe cu două grupări funcţionale distincte funcţia carboxil care imprimă caracter acid şi funcţia amino care imprimă caracter bazic
Prin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)
Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
Valoarea pH-ului la care forma cationică şi cea anionică au concentraţii egale icircn soluţie se numeşte punct izoelectric La punctul izoelectric nu are loc migrarea amfolitului icircn cacircmp electric (la electroliză) iar conductibilitatea şi solubilitatea sunt minime
45 Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuia
Icircn cazul electroliţilor slabi reacţia de ionizare este un proces reversibil Fracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46 Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
HA + H2O H3O+ + A-
constanta de echilibru va avea expresia
unde C reprezintă concentraţiile diferitelor componente la echilibru
Dacă soluţia este diluată concentraţia solventului (CH2O) poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de ionizare noua constantă obţinută se notează cu K a şi este numită constantă de aciditate
Cu cacirct valoarea constantei de aciditate este mai mare cu atacirct acidul este mai puternic ionizat şi valoarea gradului său de ionizare este mai mare
Consideracircnd reacţia de ionizare a unui acid slab
CH3COOH + H2O laquo H3O+ + CH3COO-
47 Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48 Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
Bazele ca şi acizii sunt de două feluri icircn funcţie de valoarea gradului de ionizare baze tari şi baze slabe
Bazele tari sunt complet ionizate icircn soluţie şi din acest punct de vedere sunt comparabile cu sărurile
Bazele slabe ionizează parţial icircn soluţie adică mai rămacircn şi molecule neionizate O bază slabă este amoniacul a cărui reacţie de ionizare este
NH3 + H2O NH4+ + OH-
aa
aaa
timestimestimes
11
2C
C
CCKa
= (1 - )C =
C= C
legea diluţiei a lui Ostwald
Ke=C
H3O+sdotCAminus
CHA iquestCH2O
CH 3O+sdotC Aminus
CHA
Ka=
CH 3O+sdotC
CH3COOminus
CCH3COOHKa=
CCH 3COOminusC
H 3O+CCH3COOH
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Echilibrul reacţiei este mult deplasat spre stacircnga iar expresia corespunzătoare legii acţiunii maselor este
unde Kb este constanta de bazicitate iar CNH3 este concentraţia totală a amoniacului neionizat
Cu cacirct valoarea constantei de bazicitate este mai mică cu atacirct baza este mai slabă
49 Produsul ionic al apei
Apa fiind un amfolit (compus amfiprotic) va ioniza astfel
H2O + H2O H3O+ + OH-
Constanta de echilibru a apei va fi sau
a = activitatea componentelor Ke = constanta de echilibru
Apa este un electrolit foarte slab deci echilibrul reacţiei de ionizare va fi mult deplasat spre stacircnga concentraţia apei poate fi considerată constantă şi va fi inclusă icircn constanta de echilibru Noua constantă se notează cu K w
Sau
Kw = constanta de autoprotoliză a apei sau produsul ionic al apei
Definiţie Produsul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
La temperatură normală (250C) produsul ionic al apei pure este Kw=1times10-14 ioni gl
50 Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţii
Definiţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
14103
times OHOHCC OHOH
CC3
1422 103
wOHOHKCC
714 10103
OHC 714
OH1010C
iar icircn apa pură
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
K e=a
H3O+sdotaOHminus
aH2O2
K e=C
H3O+sdotCOHminus
CH2O2
Kw=aH3O+sdota
OHminusKw=CH3 O+sdotC
OHminus
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
pH=minuslg aH3O+
pOH=minuslg CHOminus
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Deoarece la 250C Kw = 10-14 se poate scrie
pH + pOH = 14 sau pH = 14 ndash pOH
51 Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-bazici
Def Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza reactie din care rezulta o sare si o apa
Ex HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
Indicatorii se adaugă icircn concentraţii foarte mici icircntr-o soluţie de acid sau bază La un anumit pH numit punct de viraj indicatorul icircşi schimbă culoarea
Schimbarea culorii indicatorului nu se observă la punctul de viraj ci icircntr-un interval de valori pH numit interval de viraj
52 Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponare
Soluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate) un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon
Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pOH=minuslg aHOminus
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Soluţia tampon Domeniu de pH
Acid acetic ndash acetat de sodiu 37 ndash 57
Citrat disodic ndash citrat trisodic 50 ndash 63
Fosfat monosodic ndash fosfat disodic 58 ndash 80
Acid boric ndash borax 68 ndash 92
Amoniac ndash clorură de amoniu 90 ndash 110
Concentraţia ionilor de H3O+ icircn soluţii tampon se calculează din expresia constantei de aciditate Ka
sau icircn formă logaritmică
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1) De exemplu dacă acidul acetic are pKa = 476 un amestec tampon format din acid acetic şi acetat de sodiu este utilizabil icircntre pH = 37 ndash 57 iar domeniul optim de tamponare este la pH = pKa = 476
53 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A-+ H2O HA + Me+ + OH- sau
A- + H2O HA + OH-
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
CH 3O+=Kaiquest
Cacid
C sare
pH=pKaminuslgCacid
C sare
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
54 Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 2H2O MeOH + A- + H3O+
Me+ + 2H2O MeOH + H3O
(NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55 Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul caz
Me+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Def Se numeste hidroliza unei sari reactia ionilor acelei sari in solutie apoasa cu apa Prin reactia de hidroliza rezulta acidul si baza din care a provenit sare
MeIR + H2O MeOH + HR
(sare) (bază) (acid)
MeI = ion metalic monovalent R = radical acid
Hidroliza unei sări are loc numai dacă cel puţin una din componentele sării (acidul sau baza din care a provenit) este un electrolit slab Sărurile fără hidroliză sunt acelea care provin din reacţia unui acid tare cu o bază tare
Reacţia de hidroliză se poate reprezenta astfel
Me+A- + 3H2O laquo MeOH + H3O+ + OH- + HA
Me+ + 2H2O laquo MeOH + H3O+ A- + H2O laquo HA + HO-
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
56 Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn sol
Ionii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză
(Al3+ + 3NO3-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3
-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+
Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare
[Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
La fel se comportă şi ionii
[Fe(H2O)6]3+ şi [Zn(H2O)6]2+
Această comportare a ionilor hidrataţi explică acţiunea acidifiantă a ionului Al3+ icircn soluţiile apoase
57 Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţi
Dizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare
Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
Numărul moleculelor de apă fixate prin hidratare se numeşte număr de hidratare el este cu atacirct mai mare cu cacirct raza ionului este mai mică şi sarcina lui este mai mare
58 Apa ndash dizolvant universal
Icircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiune
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
icircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc)
icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59 Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubile
Solubilitatea substanţelor solide variază cu temperatura la unele substanţe icircn limite largi la altele nesemnificativ
60 Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
Sărurile metalelor alcaline şi sărurile de amoniu sunt icircn general solubile Excepţie fac unii percloraţi mai puţin solubili (KClO4 - greu solubil icircn apă rece) şi unele combinaţii complexe (K2[PtCl6] (NH4)2[PtCl6] )
Toţi nitraţii (NO3-) cloraţii (ClO3
-) şi acetaţii (CH3COO-) sunt solubili Clorurile (Cl-) sunt solubile exceptacircnd CuCl AgCl Hg2Cl2 TiCl2 şi PbCl2
Aceeaşi regulă este valabilă şi pentru ioduri (I-) şi bromuri (Br-) dar HgBr2 HgI2
şi BiI3 sunt insolubile Toate fluorurile (F-) sunt solubile cu excepţia celor ale elementelor din grupele IIa
IIb şi FeF3 PbF2 Toţi sulfaţii (SO4
2-) sunt solubili cu excepţia celor ai metalelor grupei IIa ca şi sulfaţii de Hg2+ Pb2+ Ag+ şi Hg+
Toţi carbonaţii (CO32-) sunt insolubili icircn afara celor ai metalelor alcaline şi
amoniului care sunt solubili Aceeaşi regulă se aplică fosfaţilor (PO43-) dar
Li3PO4 este insolubil Mulţi dicarbonaţi (ex Ca(HCO3)2 ) sau fosfaţi acizi (Ca(H2PO4)2 ) sunt solubili
Toţi oxalaţii (C2O42-) şi cianurile (CN-) sunt insolubile Excepţie fac compuşii
metalelor alcaline şi ai amoniului Hidroxizii (OH-) sunt insolubili Excepţie fac cei ai metalelor alcaline Hidroxizii
de Ca2+ Sr2+ Ba2+ icircn această ordine sunt din ce icircn ce mai solubili Toate sulfurile sunt insolubile icircn afara celor ale ionilor cu structură de gaz inert
Na+ Mg2+ Al3+ icircn special cele din primele trei grupe principale şi ale amoniului Toţi oxizii sunt insolubili cu excepţia oxizilor metalelor alcaline şi alcalino-
pămacircntoase care sunt solubili ca urmare a unor reacţii cu apa
61 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binare
Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic
Enumerăm hidrurile carbonului (hidrocarburi) hidrura oxigenului (apa) hidrurile halogenilor (hidracizii) etc
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Definiţie Halogenurile sunt combinaţiile halogenilor cu toate elementele exceptacircnd primele trei gaze rare He Ne şi Ar
Halogenurile metalelor sunt combinaţii ionice iar cele ale nemetalelor sunt combinaţii covalente
62 Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea substanţelor gazoase
Solubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry
xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui Henry
O altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
Dintre componentele aerului oxigenul se dizolvă icircn cantitatea cea mai mare icircn apă Drept rezultat apa conţine mai mult oxigen decacirct aerul (3281 faţă de 2096 ) fapt care are o mare importanţă biologică pentru viaţa animalelor marine
63 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternare
Combinaţii ternare
Hidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal
Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
Prin cedare de protoni oxiacizii formează oxianioni de exemplu
SiO44-
(ortosilicat) PO43- (fosfat sau ortofosfat) SO4
2- (sulfat) ClO4- (perclorat)
Oxianionii nu pot exista decacirct alături de cationi cu care formează săruri
64 Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexe
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Combinaţii complexe sau coordinative
Combinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente
BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu
AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
Icircn acelaşi mod se obţin complecşi din halogenuri cu molecule ca apa sau amoniacul
BF3 + NH3 rarr BF3larrNH3
AlCl3 + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ + 3 Cl-
CaCl2 + 6 NH3 rarr [Ca(NH3)6]2+ + 2 Cl-
65 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxizii
Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetalele
Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este
M2+O2- M2+O2- M2
3+O32- M4+O2
2- M25+O5
2- M6+O32- M2
7+O72-
structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
Oxizii metalelor din grupele Ia şi IIa reacţionează cu apa formacircnd baze puternice cu excepţia Li2O şi MgO care reacţionează mult mai icircncet
(2 Na+ + O2-) + H2O reg 2 (Na+OH-) Reacţia este puternic exotermă
Oxizii nemetalelor reacţionează şi ei cu apa formacircnd oxiacizi iar cu hidroxizii alcalini formează săruri
CO2 + H2O laquo H2CO3 CO2 + Na+OH- reg Na+HCO3-
N2O5 + H2O laquo 2 HNO3
SO3 + H2O laquo H2SO4
66 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxizii
Hidroxizii elementelor din grupele principale
Ionul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică
Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
H2O + B laquo HO- + BH+
H2O + NH3 laquo HO- + NH4+
Ionul HO- este baza cea mai puternică existentă icircn soluţie apoasă
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
După structură şi proprietăţi hidroxizii pot fi grupaţi icircn bazici amfoteri şi oxiacizi
Cei bazici se obţin prin reacţia metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase sau a oxizilor lor cu apa
Cei amfoteri se obţin din sărurile metalelor grupei IIIa cu hidroxizi alcalini sau amoniac
Oxiacizii provin din reacţia oxizilor nemetalici cu apa
67 Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurile
Definiţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bază
Acizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu
H2CO3 rarr HCO3- rarr CO3
2-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
H2S rarr HS- rarr S2-
(hidrogen sulfurat) (sulfură acidă) (sulfură neutră)
H2SO4 rarr HSO4- rarr SO4
2-
(acid sulfuric) (sulfat acid) (sulfat neutru)
H3PO4 rarr H2PO4- rarr HPO4
2- rarr PO43-
(acid fosforic) (fosfat primar) (fosfat secundar) (fosfat terţiar)
68 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fizice
Metalele alcaline sunt componente importante ale silicaţilor naturali insolubili Prin degradarea acestora metalele alcaline trec sub formă de săruri solubile icircn apă
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Element Simbol Număr atomic
Icircnvelişul de electroni
Număr de oxidare
Litiu Li 3 [He] 2s1 +1
Sodiu Na 11 [Ne] 3s1 +1
Potasiu K 19 [Ar] 4s1 +1
Rubidiu Rb 37 [Kr] 5s1 +1
Cesiu Cs 55 [Xe] 6s1 +1
Franciu Fr 87 [Rn] 7s1 +1
Stare naturală
Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2
Na ndash halit (NaCl tehnic)
- salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural)
- silvinită (KCl + NaCl)
- shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O)
Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 22789Ac prin dezintegrare a
Se obţin icircn general prin electroliza topiturilor clorurilor lor
Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării
Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol
Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69 Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elemente
Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Reacţii chimice Observaţii
2 M + X2 reg 2 MX X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
4 Li + O2 reg 2 Li2O
2 Na + O2 reg Na2O2 Exces de oxigen
12 M + P4 reg 4 M3P Formează fosfuri
2 M + H2 reg 2 MH Hidruri ionice (H-)
2 M + 2 H2O reg 2 MOH + H2
M + 2 H+ reg 2 M+ + H2 Reacţia cu acizii este foarte violentă
M + ROH reg RO-M+ + frac12 H2 ROH ndash alcool RO-M+ - alcoxizi
Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină
Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine
Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive
Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetală Este indispensabil icircn dezvoltarea normală a plantelor Se aplică icircn sol sub formă de săruri de potasiu ca icircngrăşăminte chimice alături de combinaţiile cu azot şi fosfor
Sărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fizice
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Beriliu Be 4 [He] 2s2 +2
Magneziu Mg 12 [Ne] 3s2 +2
Calciu Ca 20 [Ar] 4s2 +2
Stronţiu Sr 38 [Kr] 5s2 +2
Bariu Ba 56 [Xe] 6s2 +2
Radiu Ra 88 [Rn] 7s2 +2
Elementele din această grupă sunt electropozitive Combinaţiile lor cu excepţia celor ale beriliului au caracter ionic beriliul nu formează ioni Be2+ Combinaţiile beriliului chiar cu cele mai electronegative elemente BeO şi BeF2 sunt covalente
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Stare naturală
Be beril Be3Al2(SiO3) 6
fenacit (Be2SiO4)
Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3)
carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3)
gips (CaSO4 times 2 H2O)
anhidrit (CaSO4)
fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4)
stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)
Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)
Se obţin prin electroliza topiturilor sau a unor soluţii apoase
Proprietăţi fizice
Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu
Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71 Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţă
Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)
Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure
Reacţii chimice Observaţii
M + X2 reg MX2 X2 ndash halogeni (Cl2 Br2 I2)
M + O2 reg 2 MO Ba formează BaO2
M + S reg MS sulfuri
3 M + N2 reg M3N2 azoturi la temperaturi ridicate
6 M + P4 reg 2 M3P2 fosfuri la temperaturi ridicate
M + H2 reg MH2 M = Ca Sr Ba la temperaturi ridicate Mg şi la presiuni mari
M + H2O reg M(OH)2 + H2 M = Ca Sr Ba
M + H+ reg M2+ + H2 Reacţia cu acizi
Be + 2 + 2H2Oreg[Be(OH)4]2-+ H2 Ba formează barilaţi cu baze tari concentrate
Importanţă
Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X
Magneziul ndash aliaje
- funcţionarea unor enzime (carboxilaza)
- rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei)
Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D
- ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular
- calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72 Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţă
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroni
Stare de oxidare
Bor B 5 [He] 2s2p1 +3
Aluminiu Al 13 [Ne] 3s2p1 +3
Galiu Ga 31 [Ar] 3d104s2p1 +2 +3
Indiu In 49 [Kr] 4d105s2p1 +1 +2 +3
Taliu Tl 81 [Xe] 4f145d106s2p1 +1 +3
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Borul se deosebeşte de restul elementelor din grupă Are caracter nemetalic asemănător cu siliciul şi carbonul Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale căror proprietăţi fizice şi chimice se aseamănă
Hidroxizii au caracter amfoter bazicitatea lor crescacircnd de la Al(OH)3 pacircnă la Tl(OH)3 care este o bază foarte tare Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric) HBO2
(acid metaboric)
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
73 Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelor
Element SimbolNumăr atomic
Icircnvelişul de electroniStare de oxidare
Carbon C 6 [He] 2s2p2 -4 +4
Siliciu Si 14 [Ne] 3s2p2 -4 +4
Germaniu Ge 32 [Ar] 3d104s2p2 -4 +2 +4
Staniu Sn 50 [Kr] 4d105s2p2 -4 +2 +4
Plumb Pb 82 [Xe] 4f145d106s2p2 -4 +2 +4
Reacţii chimice Observaţii
2 M + 3 X2 reg 2 MX3 X2 ndash halogeni Tl cu iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2 M2O3 Temperaturi mari Tl formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
2 M + 6 H+ reg 2 M3+ + 3 H2 M= Al Ga In Tl reg Tl+
2M+2OH-+6H2Oreg2[M(OH)4]-+3H2 M = Al Ga
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni
Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari
Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2
CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74 Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)
Carbonul hibridizează la fel şi siliciul
Combinaţiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante Carbonul are proprietatea unică de a forma catene prin legarea covalentă de alţi atomi de carbon O oarecare tendinţă de catenare se observă şi la alte elemente cum ar fi sulful azotul siliciul şi borul
Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
Elementele din această grupă prezintă forme alotropice
Stare naturală
C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electrică
75 Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Azotul există icircn condiţii normale (250C şi 1 atm) sub formă de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic Celelalte trei elemente din grupă apar icircn mai multe forme alotropice
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Elementul cel mai electronegativ din grupă este azotul Numai faţă de fluor şi oxigen este pozitiv este singurul element din această grupă capabil de a forma legături de tip P cu elemente din perioada 2 şi anume cu oxigenul carbonul şi cu el icircnsuşi
Stare naturală
N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum)
- salpetru de Chile (NaNO3)
- salpetru de India (KNO3)
- icircn proteine
P (forme alotrope P alb şi P roşu)
- icircn acizi nucleici proteine
- apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH-
- fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH]
- magnetită struvită
- icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
As Sb - icircn cantităţi mici ca minerale
- realgar (As4S4)
- auripigmentin (As2S3)
- smaltină (CoAs2)
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77 Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
Acidul fosforic are proprietatea de a se condensa prin eliminarea de molecule de apă şi de a forma acizi polifosforici cu compoziţia aproximativă (HPO3)n De exemplu prin condensarea a două molecule de acid fosforic se obţine acid pirofosforic (H4P2O7) din condensarea a trei molecule rezultă acidul tripolifosforic (H5P3O10)
Prin icircncălzirea acidului fosforic la 3500C se elimină o moleculă de apă şi se obţine acid metafosforic HPO3 Sărurile acestui acid metafosfaţii se obţin prin calcinarea fosfaţilor primari
n NaH2PO4 reg (NaPO3)n + H2O
n Na(NH4)HPO4 reg (NaPO3)n + n H2O + n NH3
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
78 Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HXH3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO4
3- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79 Grupa VIa a sistemului periodic oxigenul
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm oxigenul există sub formă de molecule diatomice O2 Sulful şi seleniul apar sub formă de molecule ciclice de opt atomi
Caracterul metalic creşte cu creşterea numărului atomic icircn sensul Se lt Te lt Po
Este elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum)
Cu toate elementele exceptacircnd fluorul oxigenul reacţionează numai icircn starea de oxidare (ndash2) Cu fluorul oxigenul reacţionează icircn starea de oxidare (+2)
Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble
Oxigenul formează cu omologii săi superiori din grupa VIa combinaţii stabile oxizi şi oxiacizi covalenţi
Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul
Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Dintre nemetale ard deosebit de uşor fosforul alb sulful şi carbonul formacircnd oxizi P2O5 SO2 şi CO2 Dintre metale cel mai uşor arde magneziul emiţacircnd lumină albă şi căldură Arderile constituie o sursă importantă de energie
80 Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigen
Apa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă
Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare
Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor
Apele freatice au un conţinut mare icircn substanţe minerale (normal cca 2 gl) Apa izvoarelor şi a racircurilor conţine dizolvate gazele din aer (oxigen azot şi dioxid de carbon) cationi (calciu magneziu şi sodiu) anioni (dicarbonat sulfură şi clorură)
O apă cu un conţinut ridicat de dicarbonat de calciu şi de magneziu este o apă dură
Apa racircurilor şi apele freatice sunt din ce icircn ce mai poluate cu deşeuri industriale şi necesită purificate Apa potabilă este apa bună de băut şi ea trebuie să fie limpede incoloră fără miros fără substanţe organice trebuie să conţină dizolvate cantităţi mici de săruri (icircn general pacircnă la 600 mgl) şi să fie aerată adică să conţină oxigen Cele mai bune ape potabile sunt cele ale izvoarelor de munte Pentru a putea fi folosită ca apă potabilă o apă trebuie icircn prealabil purificată
Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele
- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice
- filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile
- sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacterii aceasta se face prin tratare cu clor (01 ndash 03 g Clm3 apă) ozon iradiere cu raze ultraviolete sau tratamente cu ultrasunete
Apele industriale reprezintă apele destinate diferitelor exploatări industriale Apele necesare alimentării cazanelor cu aburi trebuie să icircndeplinească anumite condiţii de puritate - să nu fie dure - să nu conţină acizi liberi uleiuri substanţe care atacă pereţii cazanelor
Sărurile conţinute de apa dură se depun sub formă de piatră de cazan formată icircn special din carbonaţi de calciu şi de magneziu şi din sulfat de calciu
Operaţia de icircnlăturare a sărurilor care formează duritatea apei se numeşte dedurizare
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Apa folosită icircn industria medicamentelor icircn cea alimentară trebuie să fie o apă de calitate (de exemplu apa icircntrebuinţată icircn industria zahărului trebuie să icircndeplinească condiţiile unei ape potabile iar duritatea să fie cacirct mai mică deoarece conţinutul de săruri reduce eficacitatea procesului de cristalizare a zahărului)
La fabricarea berii calitatea apei determină gustul acesteia
Apa de mare puritate se obţine fie prin distilare (apa distilată folosită icircn laboratoare) fie prin electroosmoză metodă prin care se obţine o apă de bună calitate
81 Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fizice
Sulful
Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)
pirita (FeS2) blenda (ZnS)
calcopirita (FeCuS2) galena (PbS)
gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice
Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol)
Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82 Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulf
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83 Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfuros
Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice
S + O2 reg SO2
4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice
SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice
Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător
SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn prezenţa reducătorilor mai puternici decacirct el se comportă ca un agent oxidant
SO2 + 2 H2 frac345000Creg S + 2 H2O
SO2 + 2 C frac348000Creg S + 2 CO
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros
SO2 + H2O laquo H2SO3
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţia
Acidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
Acidul sulfuros este un agent reducător puternic El reduce ionul permanganic la Mn 2+ şi Mn4+
la Mn2+
MnO2 + H2SO3 reg MnSO4 + H2O
Halogenii oxidează acidul sulfuros la acid sulfuric
Cl2 + H2SO3 + H2O reg 2 Cl- + SO42- + 4 H+
Sărurile acidului sulfuros se numesc sulfiţi (SO32-) şi disulfiţi sau sulfiţi acizi (HSO3
-)
Disulfiţii se prepară prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluţie a unei baze tari
NaOH + SO2 reg NaHSO3
Ca(OH)2 + SO2 reg Ca(HSO3)2
Sulfiţii se obţin prin tratarea disulfiţilor cu baze tari
NaHSO3 + NaOH reg Na2SO3 + H2O
Sulfiţii şi disulfiţii sunt reducători puternici icircntocmai ca şi soluţia apoasă de dioxid de sulf
84 Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuric
Trioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer
2 SO2 + O2 reg 2 SO3
Proprietăţi fizice şi chimice
La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică
Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric
SO3 + H2O reg H2SO4
Din cauza combinării cu vaporii de apă din atmosferă fumegă icircn aer
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Trioxidul de sulf carbonizează substanţele organice cum sunt zahărul sau celuloza la fel ca şi acidul sulfuric dar mai energic Pe piele produce arsuri Cu substanţe organice ca benzenul şi alte hidrocarburi formează acizi sulfonici
SO3 + C6H6 reg C6H5 ndash SO3H
Absorbţia SO3 se face icircn acid sulfuric diluat şi se obţine astfel o soluţie numită acid fumans sau oleum
Acidul sulfuric este un lichid vacircscos incolor şi inodor La diluarea acidului sulfuric cu apă se degajă o cantitate mare de căldură care se datorează celor două trepte de ionizare şi formării hidraţilor (H2SO4timesH2O şi H2SO4times2 H2O)
Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare
H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O laquo H3O+ + SO4
2-
Acidul sulfuric concentrat nu atacă fierul manifestacircndu-se un fenomen de pasivitate Acidul sulfuric diluat (80) atacă fierul dar este pasiv faţă de plumb datorită formării unui strat subţire de sulfat de plumb insolubil icircn acid sulfuric diluat
Sulful şi carbonul reduc acidul sulfuric la SO2 ele oxidacircndu-se
2 H2SO4 + S reg 3 SO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + C reg 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
Sărurile acidului sulfuric se numesc sulfaţi acizi (HSO4-) şi sulfaţi (SO4
2-) Sulfaţii sunt săruri frumos cristalizate uşor solubile icircn apă
85 Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor lui
Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc)
Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor
Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură
Dioxidul de sulf şi sulfiţii datorită caracterului lor puternic reducător sunt folosiţi ca decoloranţi icircn industria textilă sau icircn procesul de preparare al vinurilor Dioxidul de sulf gazos şi icircn soluţie este un insecticid şi un dezinfectant slab
Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
- la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86 Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lor
Icircn condiţii normale la 250C şi 1 atm halogenii formează molecule diatomice X2 Icircn moleculă cei doi atomi de halogen sunt uniţi printr-o legătură covalentă s
Sub formă de molecule fluorul şi clorul sunt gaze bromul este lichid iar iodul este solid Astatiniul este produs icircn reacţii nucleare
Halogenii au un pronunţat caracter nemetalic Afinitatea pentru electroni scade de la fluor la iod Datorită caracterului puternic electronegativ halogenii sunt oxidanţi foarte puternici
Halogenii formează atacirct legături covalente cacirct şi legături ionice icircn funcţie de caracterul elementului cu care se combină
Cu metalele formează combinaţii ionice icircn care apare ionul halogenură X- ion ce ia naştere prin acceptarea unui electron
Cu elemente mai slab electronegative ca Si C P As O S sau B halogenii formează legături covalente
Halogenii se icircnlocuiesc icircn combinaţiile ionice icircn ordinea
F gt Cl gt Br gt I
Fluorul se deosebeşte de restul elementelor prin proprietăţile sale El este cel mai electronegativ element şi deci cel mai reactiv Spre deosebire de ceilalţi halogeni fluorul are icircn combinaţii numai starea de oxidare (ndash1) Clorul bromul şi iodul prezintă icircn combinaţii şi numere de oxidare pozitive icircn special icircn combinaţile cu oxigenul
Hidracizi halogenaţi
Toţi halogenii reacţionează cu apa
X2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)
Halogenii formează cu hidrogenul hidracizii acidul fluorhidric acidul clorhidric acid bromhidric cu formula generală HX prin X icircnţelegacircndu-se halogen Ei se prepară prin sinteză din elemente reacţie puternic exotermă cu excepţia reacţiei de preparare a acidului iodhidric care este endotermă
H2 + Cl2 laquo 2 HCl
H2 + F2 laquo 2 HF
H2 + Br2 laquo 2 HBr
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
H2 + l2 laquo 2 Hl
Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen
Icircn soluţie apoasă hidracizii halogenilor reacţionează aproape cu toate metalele (numai platina rezistă la HF iar plumbul şi aurul rezistă la HCl) din această cauză sunt foarte corozivi
Halogenuri
Sărurile hidracizilor se numesc halogenuri Ele se formează prin reacţia cu oxizii metalelor sau cu hidroxizii acestora
Halogenurile sunt combinaţii binare ale halogenilor cu alte elemente Ele pot fi halogenuri ionice sau covalente
Halogenurile ionice sunt reprezentate caracteristic prin halogenurile metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase Icircn stare solidă formează cristale ionice sau semi-ionice au puncte de topire şi de fierbere icircnalte şi sunt solubile icircn dizolvanţi polari Legătura metal ndash halogen este o legătură ionică
Halogenurile covalente sunt reprezentate prin halogenurile nemetalelor şi halogenurile unor metale tranziţionale de plumb şi staniu Ele sunt solubile icircn dizolvanţi nepolari şi insolubile icircn dizolvanţi polari deşi unele din ele cum ar fi PCl3 reacţionează cu apa formacircnd acidul fosforos şi acidul clorhidric
Halogenurile covalente au proprietatea de a forma cu ionii de halogen ioni complecşi
SiF4 + 2 F - reg [SiF6]2-
SnCl4 + 2 Cl - reg [SnCl6]2-
PbCl4 + 2 Cl - reg [PbCl6]2-
87 Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţă
Hidrogenul este elementul cu numărul atomic Z = 1
Atomul de hidrogen posedă icircn nucleu un proton iar icircn icircnvelişul electronic un singur electron
Molecula de hidrogen H2 este formată din doi atomi legaţi covalent legătură puternică ce explică stabilitatea moleculei şi reactivitatea redusă a hidrogenului molecular
Atmosfera pămacircntului conţine urme de hidrogen icircn straturile superioare La suprafaţa pămacircntului este prezent sub formă de combinaţii apa este cea mai importantă combinaţie anorganică a hidrogenului Este prezent de asemenea şi icircn combinaţile organice
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale
Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ionice
Combinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri
Hidrurile ionice conţin ionul de hidrură (H -) Metale ca Li Ca Sr şi Ba reacţionează uşor cu hidrogenul Sodiul şi celelalte metale alcaline reacţionează mai greu
Ionul hidrură avacircnd un dublet de electroni neparticipanţi acţionează ca o bază tare
Li+H - + H2O reg H2 + Li+OH -
Izotopii hidrogenului
Hidrogenul are doi izotopi 21H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 3
1H (simbol T) Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
Hidrura de deuteriu reacţionează cu apa formacircnd HOD şi cu amoniacul formacircnd NH2D
Tritiul se formează icircn pilele nucleare El este radioactiv este dăunător organismelor cacircnd se află icircn concentraţie mare Proprietăţile chimice ale tritiului au fost mai puţin studiate El este folosit ca trasor pentru a pune icircn evidenţă prezenţa anumitor elemente
Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sinteză
icircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)
este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţiale
intră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
ca proton este agentul redox cel mai important din organismele vii vegetale şi animale
88 Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţă
Proprietăţi fizice
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut)
Gazele rare sunt relativ solubile icircn apă Astfel un litru de apă dizolvă la 200C şi 1 atm - 88 cm3 He şi 336 cm3 Ar solubilitatea argonului icircn apă fiind mai mare ca cea a oxigenului
Proprietăţi chimice şi utilizări
Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2
Xe + 2 F2 reg XeF4
Xe + 3 F2 reg XeF6
Fluorurile xenonului sunt substanţe cristaline albe care sublimează uşor icircn vid
Kriptonul formează cu fluorul o difluorură de kripton KrF2 iar radonul formează difluorura de radon RnF2 Xenonul reacţionează şi cu clorul formacircnd XeCl2 Se cunoaşte şi trioxidul de xenon XeO3 sub forma unor cristale incolore Soluţia de trioxid de xenon icircn apă se comportă ca un acid foarte slab
Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89 Elemente tranziţionale ndash caracteristici generale
Elementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodic
S-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice
Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
Abundenţa lor icircn natură este mică aproximativ 5 din scoarţa pămacircntului Fierul ocupă un loc important fiind singurul element tranziţional mai răspacircndit
Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziţionale prezintă orbitali d şi f parţial ocupaţi cu electroni Acest fapt stă la baza icircmpărţirii lor icircn elemente tranziţionale d şi elemente tranziţionale f
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Elementele tranziţionale sunt metale tipice Au conductibilitate termică şi electrică mare puncte de fierbere şi de topire ridicate
Comportarea chimică este de asemenea metalică Stările de oxidare sunt pozitive Nu formează ioni negativi Elementele tranziţionale au potenţiale de ionizare mici deci formează ioni pozitivi
Datorită structurii electronice deosebite icircn reacţiile chimice participacircnd şi electronii d şi f elementele tranziţionale au numere de oxidare diferite valorile maxime fiind egale cu numărul grupei Excepţie fac elementele cuprinse icircn grupele VIIIb IXb Xb care icircn afară de ruteniu şi osmiu ce au starea de oxidare +8 icircn RuO4 şi OsO4 realizează starea de oxidare +2 şi +3
Elementele tranziţionale formează cu molecule sau cu ioni anorganici şi cu unii compuşi organici (amine alchene hidrocarburi aromatice) combinaţii complexe
Numerele de oxidare ale unor elemente tranziţionale mai cunoscute sunt
Element Număr de oxidare Element Număr de oxidare
Cr +2 +3 +6 Co +2 +3
Mn +2 +3 +4 +6 +7 Ni +2 +4
Fe +2 +3 Hg +1 +2
Cu +1 +2 Zn +2 +4
90 Elemente tranziţionale ndash utilizări
Elementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune
Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Lantanidele şi actinidele au deocamdată mai puţine utilizări practice cu excepţia uraniului care este folosit icircn industria atomică
Unele metale tranziţionale prezintă o acţiune deosebit de importantă asupra plantelor şi animalelor
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Actinidele deoarece sunt elemente radioactive icircn cantităţi mari sunt dăunătoare organismelor vii
Subiecte - icircntrebări cu răspunsuri la alegere
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) H2SO4 d) HCO3- g) SO42-
b) NH3 e) HCl h) H3O+
c) HNO2 f) HS- i) OH-
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) CH3O+ lt COH- - soluţie b) pH = 7 - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 2 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 9 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -4 - soluţie g) COH- = 10 -9 - soluţie
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază neperiodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic e) volumul ionic
f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic h) potenţialul de ionizare i) valenţa
j) afinitatea pentru electroni k) potenţialul redox standard
Numerele de oxidare ale clorului icircn compuşii săi sunt
a) +1 +3 +5+6 +7
b) -7 -1 +1 +3 +5
c) -3 -1 +1 +5 +7
d) -1 +1 +3 +5 +7
Icircntr-o reacţie de neutralizare indicatorul potrivit se alege icircn funcţie de
a) viteza reacţiei de neutralizare b) pH-ul şi vacircscozitatea amestecului de reacţie
c) culoarea substanţelor care reacţionează d) tipul de hidroliză al sării formate
Numărul atomic de masă A reprezintă
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
a) masa protonilor din nucleu
b) masa totală a particulelor din nucleu
c) masa totală a particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Legătura de hidrogen reprezintă
a) o atracţie electrostatică icircntre ioni
b) o legătură covalentă icircntre atomii de hidrogen
c) o atracţie electrostatică icircntre molecule puternic polare identice
Molaritatea (M m) reprezintă
a) numărul de moli de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de soluţie
b) grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Covalenţa se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Normalitatea (N n ) reprezintă
a) numărul de echivalenţi gram de dizolvat conţinuţi icircn 1000 ml de soluţie
b) numărul de echivalenţi gram dizolvaţi icircn 1000 ml de solvent
c) gramele de solut conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi categoriile de combinaţii binare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Selectaţi categoriile de combinaţii ternare
a) hidruri b) sulfuri c) oxiacizi
d) halogenuri e) oxizi f) hidroxizi
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Soluţiile sunt amestecuri
a) omogene
b) eterogene
c) icircn care componentele nu interacţionează
Valoarea numărului de oxidare dintr-un compus ionic este
a) egal şi de acelaşi semn cu sarcina ionului pozitiv
b) egal cu suma algebrică a sarcinilor ionilor
c) independent de sarcina ionilor
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HNO3 d) CO32- g) SO42-
b) NH4+ e) HBr h) H2O
c) SO32- f) Cl- i) OH-
Numărul atomic Z reprezintă
a) numărul protonilor din nucleu
b) numărul electronilor din icircnveliş
c) numărul total al particulelor din atom (nucleu şi icircnveliş electronic)
Icircn funcţie de valorile pH-ului sau a concentraţiilor ionilor apei completaţi icircn spaţiul punctat cu termenii bazică neutră acidă
a) pH = 7 - soluţie b) CH3O+ lt COH- - soluţie
c) CH3O+ gt COH- - soluţie d) pOH = 5 - soluţie
e) COH- = C H3O+ - soluţie f) pH = 10 - soluţie
g) CH3O+ = 10 -9 - soluţie h) COH- = 10 -6 - soluţie
Titrul (T) reprezintă
a) numărul de grame de solvat (dizolvat) icircntr-un litru de dizolvant
b) numărul de grame de substanţă dizolvate icircntr-un litru de soluţie
c) grame de solut (dizolvat) conţinute icircn 1000 g solvent
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
Selectaţi proprietăţile fizico - chimice care variază periodic
a) raza atomică b) raza ionică c) masa atomică d) volumul atomic
e) volumul ionic f) sarcina nucleară g) caracterul electrochimic
h) potenţialul de ionizare i) afinitatea pentru electroni j) valenţa
k) potenţialul redox standard
Precizaţi care sunt acizii conjugaţi sau bazele conjugate pentru următorii compuşi
a) HClO4 d) H2CO3 g) HSO4-
b) NH3 e) HCl h) H2PO4-
c) HSO3- f) H2S i) H2O
Precizaţi solubilitatea sau insolubilitatea următoarelor clase de compuşi
a) azotaţi b) oxizi c) carbonaţi d) acetaţi
e) fosfaţi f) hidroxizi g) oxalaţi i) sulfaţi
Selectaţi compuşii ionici dintre variantele următoare
a) HCl b) BaCl2 c) KMnO4 d) K2O
e) Na2SO4 f) HCN g) Li2CO3 i) CaHPO4
Selectaţi compuşii covalenţi dintre variantele următoare
a) H2SO3 b) CaF2 c) Na2S d) N2
e) NaOH f) NH3 g) Al2O3 i) CO2
Care sunt toate numerele de oxidare ale azotului icircn compuşii săi
a) +1 +2 +3 +4 +5+6
b) -3 -2 -1 +1 +3 +5
c) -3 +1 +2 +3 +4 +5
d) -1 +1 +2 +3 +4 +5
Selectaţi elementele care fac parte din grupa a II-a principală a sistemului periodic
a) litiu b) bariu c) fosfor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit
h) cesiu i) stronţiu j) mangan k) radiu l) radon m) beriliu n) azot
Care dintre următoarele elemente sunt metale
a) crom b) sulf c) clor d) cobalt e) magneziu f) calciu g) bor
h) potasiu i) staniu j) mangan k) oxigen l) nichel m) siliciu n) fluor
Găsiţi denumirea corectă a următorilor ioni
a) MnO4- b) SO32- c) NO3- d) HCO3- e) I- f) S2- g) C2O42-
Forţele electrocinetice London reprezintă
a) atracţii electrostatice icircntre ioni
b) legături intermoleculare nespecifice
c) atracţii electrostatice icircntre molecule puternic polare identice
Legătura ionică se realizează icircntre atomi
a) identici
b) cu caracterul electrochimic asemănător
c) cu caracter electrochimic foarte diferit