INTRODUCERE 1

1. NOTIUNI FUNDAMENTALE DE CHIMIE 1.1. OBIECTUL CHIMIEI Chimia este o ştiinţă a naturii alături de matematică fizică şi biologie. Este totodată o disciplină a cărui domeniu coincide cu preocupările zilnice ale unei părţi a omenirii: chimiştii. Ce fac de fapt aceştia concret? Cel mai frecvent lucrează cu substanţe numite şi "chimicale" precum şi cu amestecuri de substanţe denumiteadesea materiale. Adeseori chimiştii creează (altfel spus sintetizează) noi substanţe alteori realizează noi amestecuri de substanţe sau noi materiale - cu calităţi deosebite - şi uneori controlează (sau mai corect analizează) substanţe pentru scopuri ştiinţifice, medicale sau tehnice. Simplificând la maximum, chimia poate fi considerată ca o ştiinţă formată dintr-o reuniune de domenii: {CHIMIA} = {SINTEZA} U {ANALIZA} U {FIZICA APLICATĂ} SINTEZA (CHIMICĂ) desemnează procedeul prin care din substanţe simple se obţin substanţe mai complicate. ANALIZA (CHIMICĂ) constă în separarea părţilor componente ale unei substanţe sau material şi evaluarea calitativă sau cantitativă a acestora. FIZICA APLICATĂ conţine absolut toate domeniile fizicii începând cu mecanica (de exemplu balanţa - inima oricărui laborator chimic - este integral un produs al mecanicii), sau structura materiei şi terminând cu fizica teoretică. Aşadar putem defini chimia:

ştiinţa care studiază compoziţia şi proprietăţile substanţelor precum şi transformarea acestor acestora în substanţe noi utilizând principiile fizicii.

Cuvântul chimie derivă de la vechiul termen de al-chimie, preluat direct din limba arabă si care are radăcinile în Egiptul elenistic. Cuvintele chimie şi alchimie aveau sens comun până la apariţia chimiei moderne (sec. XVIII) care a lansat celebra maximă: ”nimic nu se pierde, nimic nu se crează, totul se transformă”. Chimia are legături strânse cu celelalte ştiinţe: fizica, biologia, geologia, farmacologia, ştiinţa materialelor etc. Principalele ramuri ale chimiei sunt chimia fizică care abordează legile fizice ce guvernează substanţele chimice şi amestecurile acestora, chimia organică sau chimia compusilor carbonului cu hidrogenul (hidrocarburilor) precum şi a derivaţilor acestora, chimia anorganică care se preocupă de chimia celorlate elemente (inclusiv a carbonului cu celelalte lemente), chimia analitică care are ca obiect analiza calitativă şi cantitativă a elementelor sau compuşilor chimici din diferite materiale, biochimia care studiază substanţele

2

şi reacţiile acestora din organismele vii, ingineria chimică care se preocupă de aplicarea chimiei la scară industrială.

Chimia este importantă pentru orice om civilizat care vrea sau este obligat, prin profesiunea sa, să lucreze cu materiale. Cunoaşterea acestei ştiinţe ne creează abilitatea de a lucra cu orice material aşa cum matematica ne învaţă să rezolvăm orice problemă. Un alt motiv ce justifică abordarea serioasă a chimiei este acela că legile şi principiile sale nu se modifică rapid în timp cum se întâmplă tehnică de exemplu în electronică sau în tehnica de calcul. De asemenea, studiul chimiei mai este esenţial pentru orice persoană instruită pe plan ştiinţific pentru că constituie un prim pas în metoda ştiinţifică. Această metodă de abordare a oricărui domeniu al preocupărilor umane parcurge în mod obligatoriu următoarele patru etape, aceleaşi pentru oricare dintre ştiinţe:

I. Culegerea datelor de observaţie sau de măsurători. II. datelor acumulate, până la un moment dat, prin formularea de ipoteze.

III. Verificarea ipotezele formulate într-o situaţie nouă şi în caz afirmativ acestea vor deveni legi sau teorii. Altfel rămân doar ipoteze false. IV. Comunicarea (sau publicarea) rezultatele obţinute.

Ultima etapă contribuie atât la îmbogăţirea fondului cunoaşterii umane cât şi la confirmarea legilor prin verificări repetate. În cele din urmă chimia prin caracterul sau experimental, conferă celor care o învaţă un plus de abilitate practică - lucru necesar în unele profesii printre care şi în aceea de inginer. 1.2. NOŢIUNI FUNDAMENTALE Aceste noţiuni sunt comune tuturor ştiinţelor şi constituie de fapt un set de definiţii şi de exemple, menite să clarifice noţiunea. Se pot da mai multe definiţii dar nu avem pretenţia că cea dată aici este şi cea mai generală. Substanţă. Orice substanţă poate fi considerată ca o porţiune din univers, unitară şi omogenă ca şi compoziţie. Un prim exemplu putem considera mercurul care, aşa cum îl ştim cu toţii din termometre, este un metal lichid. Zahărul este o altă substanţă albă, cu gust dulce, care arde în aer (deci instabilă termic) deosebită de mercur dar şi de toate celelalte substanţe cunoscute. Vinul nu mai este o substanţă ci un material. Este un produs al fermentaţiei mustului şi conţine ca principale substanţe apa, zahărul şi alcoolul etilic pe lângă multe alte substanţe (în număr de circa două sute) care conferă vinului aroma şi culoarea caracteristice. Substanţele se deosebesc între ele prin calităţi care le caracterizează numite proprietăţi. De exemplu, apa îngheaţă la 0oC şi fierbe la 100oC, dar numai la 1 atm. Dar mai există numeroase caracteristici. Mărimile caracteristice ce exprimă proprietăţile fizico-chimice ale substanţelor se numesc constante fizice.

INTRODUCERE 3

Amestec şi combinaţie. Când substanţele conţin cantităţi variabile de alte substanţe ele formează amestecuri. De exemplu, sarea în apă formează un amestec. La început se distinge sarea de apă. Acesta este un amestec eterogen. Apoi, prin agitare, după un timp, amestecul devine limpede, uniform în toată masa sa. Amestecul a devenit cu aceeaşi compoziţie (şi proprietăţi) în orice punct al său. Spunem că este un sistem omogen. În multe cazuri trebuie să privim la microscop să vedem dacă sistemul este într-adevăr omogen. Amestecurile se pot realiza în orice proporţie (între 0 ... 100%). Acestea pot fi separate în componentele sale. De exemplu, evaporând apa sarea rămâne în timp ce apa rece în stare de vapori. Separarea amestecurilor se face printr-o mare varietate de metode. Cele eterogene prin cernere sau "sortare", decantare, filtrare sau separare magnetică sau iar cele omogene prin se separă prin cristalizare (sau precipitare), evaporare, distilare, extracţie adsorbţie, electroliză sau cromatografie. Material. Sub această denumire se întâlnesc amestecuri de substanţe sau uneori o singură substanţă impurificată în mod controlat. Din aceleaşi substanţe se pot obţine mai multe materiale în funcţie de reţeta, sau tehnologia, de preparare respectiv prelucrare. Astfel oţelurile carbon sunt toate formate din fier şi carbon (ultimul între 0,1 şi 1,2 %) iar fontele conţin tot fier dar un procent de 1 - 6 % carbon. Un alt material este şi siliciul semiconductor care are 10-6 - 10-9 % impurităţi (denumite şi dopanţi). Reacţii chimice. Procesele prin care o substanţă se transformă în altă substanţă, cu proprietăţi fizice şi chimice noi, se numesc reacţii chimice. Substanţele iniţiale se numesc reactanţi iar cele care se obţin final, produşi. Substanţă pură. Oricât am purifica o substanţă dată tot se vor mai putea găsi impurităţi, fie cu ochiul liber, fie cu metode fizice speciale. Noţiunea de "substanţă pură" este un ideal cu care operază chimiştii dar care de fapt nu există, decât în imaginaţia lor. De acest ideal oamenii se pot apropia dar nu-l vor putea atinge niciodată. Substanţă simplă. Spunem despre o substanţă pură că este o substanţă simplă dacă acea substanţă nu se mai poate descompune în alte substanţe, mai simple. Astfel apa se poate descompune prin trecerea curentului continuu, în soluţie acidă, de exemplu, în hidrogen (gazos) şi oxigen (gazos). Dar hidrogenul sau oxigenul nu se mai pot descompune oricâte încercări s-ar face. De aceea hidrogenul si oxigenul spunem că sunt substanţe simple. Alte exemple sunt fierul, carbonul sau mercurul. Substanţă compusă. Este substanţă ce se poate descompune, prin mijloace fizice, în noi substanţe. De exemplu, piatra de var (sau calcarul) de poate descompune la încălzire în var şi dioxid de carbon. Deci, nu este o substanţă simplă. Varul la rândul lui este format din calciu şi oxigen care ambele sunt substanţe simple. Atom. Cuvântul a-tomein în limba greacă însemnă indivizibil. Conform unei definiţii mai vechi atomul este cea mai mică porţiune dintr-un element (sau substanţa simplă) care încă mai păstrează proprietăţile acestuia. Distrugând (modificând) atomul dispar proprietăţile

4

substanţei respective (simple sau compuse). Pentru chimişti dar şi pentru metalurgi atomul se consideră indivizibil, indestructibil şi imuabil lucru care azi se ştie că nu corespunde realităţii. După enciclopediile de chimie atomul este o formaţiune complexă alcătuită dintr-un nucleu încărcat pozitiv şi din electroni care se deplasează în jurul nucleului. Deoarece numărul electronilor este egal cu numărul sarcinilor pozitive din nucleu, în ansamblu, atomul reprezintă un sistem neutru din punct de vedere electric. O dat substanţă definit atomul putem considera o substanţă pură ca fiind constituită din atomi de acelaşi fel sau atomi aceluiaşi element. Element. O anumită specie de atomi fie aflată în stare liberă fie combinată cu alţi atomi poartă numele de element. Mai elevat, după wikipedia (http://fr.wikipedia.org/) se mai poate defini un element ca „o categorie de atomi având în comun acelaşi număr de protoni în nucleul atomic”. Acest număr este notat cu Z şi reprezintă numărul atomic al elementului. Se cunosc 118 elemente. Dintre acestea 94 se găsesc în natură iar din acestea doar 80 au cel puţin un izototp stabil. Aceste elemente sunt cele cu numere atomice (Z) inferioare lui 82. Fac excepţie elementele 43 şi 61. Restul de 24 elemente au fost produse artificial prin fuziune nucleară pornindu-se de la elemente mai uşoare.

Un exemplu de substanţă simplă este oxigenul. În vorbirea curentă prin oxigen se înţelege dioxigenul (prescurtat O2) care este deosebit de ozon (O3) o altă substanţă simplă. Cele două substanţe simple diferite ale aceluişi element se numesc stări alotropice. Simbol. Acesta reprezintă prima literă sau prima şi o altă literă din denumirea latină a elementului respectiv. Astfel H este simbolul elementului hidrogen (în l. latină hydrogenum) iar O este simbolul oxigenului (oxigenum). Alte exemple de simboluri sunt Hg pentru mercur (de la hydrargirum = argint lichid) sau P pentru fosfor (de la phosphorus), care nu mai se aseamănă cu denumirea românească. Dar nici în alte limbi nu este mai uşor. În engleză Fe = iron, în germană Fe = eisen fără vreo legătură cu latinescul ferrum = Fe. Formula chimică este o metodă de reprezentare a compoziţiei pe elemente a unei substanţe. Există mai multe variante de formule şi amintim formula brută, formula moleculară şi cea structurală. Ultima indică pe lângă compoziţie şi structura sau modul de legare a atomilor între ei. În formulele brute şi moleculare apar "indici" - scrişi în dreapta jos - ce reprezintă un număr de atomi. De exemplu cu O3 se notează cei trei atomi care alcătuiesc unitatea structurală a ozonului - un gaz ce se află în aer si se simte, după miros, când au loc descărcări electrice în aer. Dar o formulă poate avea şi "coeficienţi". De exemplu, MgSO4.7H2O este notaţia adoptată în chimie pentru sulfatul de magneziu heptahidrat - o substanţă cunoscută şi sub numele de sare amară. Aici 7 indică faptul că gruparea H2O se ia de 7 ori. Moleculă. Numim moleculă un grup de atomi combinaţi între ei adică formând împreună o unitate structurală din anumite substanţe. Aceasta se mai poate defini ca cea mai mică porţiune dintr-o substanţă care mai păstrează proprietăţile acelei substanţe. Prin

INTRODUCERE 5

distrugerea moleculelor unei substanţe (evident prin modificarea lor) substanţa se transformă în alta evident, vechea substanţă dispărând. Ionul reprezintă un atom sau un grup de atomi purtând cel puţin o sarcină electrică. Se cunosc ioni pozitivi denumiţi cationi (de ex. Na+ -

ionul de sodiu) precum şi ioni negativi sau anioni (de ex. Cl- sau ion clorură). Ionii sunt din punct de vedere chimic echivalenţi moleculelor apărând in reacţii chimice în locul acestora. Specie chimică numim orice grup de atomi combinaţi ce se poate distinge de alte grupuri prin proprietăţi fizico-chimice caracteristice. Ionii constituie alături de molecule o specie chimică. Mai există şi radicali liberi, perechi de ioni etc. Masa atomică relativă. Întrucât masa atomilor, scrisă în grame, este un număr foarte mic este nepractică. S-a adoptat de aceea prin convenţie o unitate de masă mult mai mică numită "unitate atomică de masă" (UAM) egală cu a 12 - a parte din masa izotopului 12 al carbonului. Cuvântul izotop vine din limba greaca (izos = acelaşi, topos = loc) şi reprezintă atomi de acelaşi fel, ca proprietăţi, dar cu mase atomice diferite. Astfel fiecare atom are o masă atomică medie bine determinată. De exemplu hidrogenul are masa atomică 1,008 iar oxigenul 16,0000. Masa moleculară sau masa molară reprezintă suma maselor atomice. Mol (după l. greacă unde mol înseamnă grămadă) reprezintă o cantitate dintr-o specie

chimică ce conţine un număr constant de molecule. Numărul constant N a fost stabilit

convenţional şi anume

N = 6,023.1023 particule/mol.

Numărul este cunoscut sub denumirea de "numărul lui Avogadro" fiind botezat de austriacul

Loschmidt cel care l-a determinat pentru prima dată. Molul este unitatea pentru cantitatea de

substanţă.

Valenţă. Se defineşte valenţa unui element capacitatea de combinare a atomilor

respectivului element de alţi atomi. De exemplu hidrogenul - având cel mai uşor atom - este

considerat elementul cu cea mai mică valenţă: 1. Din examinarea unor formule chimice ca de

exemplu:

HCl H2O H3N H4C se poate deduce că elementul clor (Cl) este monovalent, oxigenul bivalent, azotul (N)

trivalent iar carbonul (C) tetravalent. În cazul elementelor ce nu se puteau combina cu

hidrogenul sau greu de purificat şi analizat, s-a dedus valenţa din formulele altor substanţe de

exemplu cu clor sau oxigen:

NaCl CaCl2 AlCl3 SiCl4 MgO Fe2O3 PbO2 P2O5

6Se poate trage concluzia că sodiul (Na) este monovalent, calciul (Ca) bivalent, aluminiul

(Al) trivalent şi siliciul (Si) tetravalent precum şi că magneziul este bivalent, fierul trivalent,

plumbul tetravalent respectiv fosforul pentavalent.

Dacă ne putem imagina hidrogenul ca pe o bilă cu un singur braţ iar atomul de oxigen

ca pe o bilă prevăzută cu două braţe, când hidrogenul se combină cu oxigenul rezultă apa: H -

O - H. Liniuţa respectivă poartă denumirea de liniuţă de valenţă. Dar atomii se mai pot

combina chiar şi între elemente de acelaşi fel formând tot molecule. De exemplu avem H - H

sau H2 respectiv O = O notată O2 care reprezintă molecule ale acestor substabţe simple. Din

aproape în aproape se pot determina şi valenţele altor elemente. De exemplu, din formula

dioxidului de carbon: CO2, rezultă că valenţa carbonului este 4. Formula structurală: O = C =

O scoate şi mai clar în evidenţă acest lucru. Dar carbonul, ca de altfel multe alte elemente,

poate avea mai multe valenţe. Amintim oxidul de carbon - un gaz toxic - ce are formula C =

O. Aici valenţa carbonului este 2. Învăţarea chimiei presupune învăţarea acestor valenţe, cel

puţin pentru elementele care intră în majoritatea combinaţiilor de interes practic. De

exemplu, deduceţi valenţele sulfului (cu simbolul S) din compuşii: SO3, SO2 şi H2S.

Conceptul de valenţă este totuşi prea simplist şi poate duce la erori. De exemplu

extinderea conceptului de valenţă la combinaţii ternare (formate din trei elemente) poate duce

la concluzii greşite. De exemplu se admitea că azotul din clorura de amoniu, NH4Cl, format

dintr-un atom de azot şi cinci atomi monovalenţi este pentavalent ceea ce nu este corect. Mai

imprecisă devine această noţiune la substanţe cu mai mult de trei elemente. De aceea mai

bine definită şi mai utilă a devenit noţiunea de număr sau stare de oxidare.

Numărul de oxidare ia în considerare şi încărcarea electrică a elementului. Este cu alte

cuvinte o valenţă cu semn. Astfel la baza noţiunii de număr de oxidare stă constatarea că în

toate combinaţiile lor fluorul şi oxigenul au sarcina electrică negativă (altfel spus sunt

electronegative). Se admite că fluorul are numărul de oxidare -1 iar oxigenul -2. Deşi în

realitate sarcina electrică este ceva mai mică, în valoare absolută, se admite valoarea întreagă.

Pentru celelalte elemente numărul de oxidare se poate deduce admiţând electro-neutralitatea.

Astfel pentru elementele următoare din oxizi:

Na2O CaO Al2O3 TiO2 V2O5 SO3 Cl2O7

numerele de oxidare vor fi următoarele:

Na: +1; Ca: +2; Al: +3; Ti: +4; V: +5; S: +6 şi Cl: +7 Semnificaţiile simbolurilor şi ale formulelor chimice. Atât simbolurile cât şi formulele

chimice pot avea mai multe semnificaţii. Să considerăm un simbol al unui element oarecare,

7INTRODUCERE de exemplu sulful, S. Ce semnificaţii are acest simbol ? În schema din Fig.1 se redau

semnificaţiile acestuia. Prima este semnificaţia calitativă nu foarte completă deoarece nu

reflectă structura cristalină sau starea de agregare. Următoarele semnificaţii din Fig. 1 anume

(2)...(4), reprezintă semnificaţiile cantitative ale simbolurilor chimice.

S

(1) O substanţă simplă cu proprietăţi fizice şi chimice caracteristice

(2) Un atom din acel element – în cazul de faţă sulful

(3) Un mol de sulf

(4) Un număr de părţi în greutate de sulf (exprimate în grame, kilograme sau tone)

Fig. 1. Semnificaţiile simbolurilor chimice

Să considerăm o formulă, de exemplu formula acidului sulfuric: H2SO4. Din schema prezentată în Fig. 2 se pot observa semnificaţiile formulelor.

H2SO4

(6) O substanţă compusă cu proprietăţi fizice şi chimice caracteristice: lichid uleios care provoacă arsuri ale pielii, avid de apă, un acid tare de mare importanţă tehnică

(5) O moleculă de acid sulfuric

(4) Un mol de acid sulfuric

(3) 98 părţi în greutate acid sulfuric (exprimate în grame, kilograme sau tone)

(2) 2 părţi în greutate H, 32 părţi în greutate S şi 64 părţi în greutate O

(1) Observaţie: Doar în cazul substanţelor care sunt gaze permanente ca, de exemplu, H2, N2, sau O2 sau substanţe la temperaturi ridicate formula reprezintă 1 volum sau 22,4 L/mol din acel gaz.

Fig. 2. Semnificaţiile formulelor chimice

8

Şi aici regăsim semnificaţiile amintite anterior pentru simboluri. Sau mai concret, se ştie că acidul sulfuric este un acid tare şi totodatǎ un lichid periculos provocând în contact cu pielea leziuni grave. Aceasta ar fi semnificaţia calitativǎ. Semnificaţiile cantitative sunt formate din suma semnificaţiilor simbolurilor.

În mod excepţional, doar pentru cazul substanţelor gazoase: H2, O2, gaze inerte etc. mai trebuie avute în vedere şi alte semnificaţii şi anume formula mai reprezintă 1 volum de gaz şi totodată 22,4 l pentru fiecare mol din acel gaz (sau echivalentul acesteia: 22,4 m3 pentru 1 kmol) în condiţii normale. Această cifră reprezintă volumul mediu al unui mol de gaz în condiţii normale sau volumul molar. Tipuri de reacţii chimice. Se cunosc numeroase reacţii chimice. Pentru a distinge o reacţie de alta se utilizează patru reacţii tip, descrise în continuare: a) Reacţia de combinare (sau sinteză) este reacţia prin care din două substanţe diferite se obţine o singură substanţă nouă. De exemplu: Fier + sulf Sulfură de fier sau, utilizând nişte prescurtări (simboluri): Fe + S FeS b) Reacţia de descompunere este opusă celei dintâi. De exemplu încălzind oxid de mercur se obţine mercur şi dioxigen - ambele substanţe simple: HgO Hg + 1/2O2

Există şi reacţii de descompunere prin care se obţin substanţe compuse, de exemplu: CuCO3 = CuO + CO2

c) Reacţia de substituţie este acea reacţie în care o substanţă elementară (sau simplă) înlocuieşte un alt element. De exemplu, dacă peste o soluţie cu azotat de cupru, introducem un cui de fier, după un timp, fierul înlocuieşte (sau altfel spus dezlocuieşte) cuprul, ce apare în stare liberă, în soluţie apărând sulfat de fier(II): CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu d) Reacţia de dublu schimb (sau de dublă substituţie) este reacţia cea mai frecventă, în care din două substanţe compuse, ce reacţionează între ele, se obţin alte două substanţe compuse noi. De exemplu, recunoaşterea argintului, din soluţia de azotat de argint, se face prin precipitarea clorurii de argint, AgCl, insolubile cu o clorură solubilă, clorura de sodiu: AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3. De fapt este vorba de o reacţie ionică:

(Ag+ + NO3-) + (Na+ + Cl-) AgCl(s) + (Na+ + NO3

-) prin care apare un precipitat de AgCl denumită şi reacţie de precipitare. Din aceeaşi categorie (reacţii de dublu schimb) mai fac parte o serie de reacţii ce au denumiri diferite cum ar fi:

9INTRODUCERE - reacţii de deplasare în care o substanţă deplasează altă substanţă mai puţin ionizată sau mai volatilă cum ar fi deplasarea acidului clorhidric gazos dintr-o clorură de către acidul sulfuric sau deplasarea unui acid slab dintr-o sare de către un acid mai tare. În ultimul caz putem da exemplul deplasării acidului acetic din acetat de sodiu de către acidul sulfuric:

2CH3COONa + H2SO4 2CH3COOH + Na2SO4

Nu orice substanţe reacţionează între ele. Chimia ne învaţă de asemenea să deosebim substanţele ce reacţionează uşor de cele ce nu reacţionează evitând astfel multe experimente nereuşite.

Calcule stoechiometrice. Să considerăm acidul sulfuric ale cărui acţiuni nocive pot fi neutralizate cu bicarbonat de sodiu. Ecuaţia reacţiei se poate scrie: 2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2. Dacă vrem să aflăm ce masă de bicarbonat va neutraliza 10g de acid sulfuric, ţinându-se seama de semnificaţiile amintite mai sus, se va proceda astfel (vezi Fig. 2): (1) Se vor scrie sub formule semnificaţiile formulelor necesare rezolvării. (2) Se vor scrie deasupra formulelor datele problemei. (3) Se va rezolva ecuaţia apărută.

Sub orice formulă chimică ne putem imagina trei câmpuri pe care la nevoie le putem completa cu semnificaţiile respective. De exemplu, în cazul bicarbonatului din problema propusă anterior avem: NaHCO3

(1) 84 - care reprezintă masa substanţei (în grame). (2) 1 - care reprezintă cantitatea de substanţǎ (în moli). (3) - - pentru cǎ litrii de gaz nu au sens la substanţe solide.

Aceste câmpuri se pot completa, în cazul rezolvării unor probleme, chiar sub ecuaţia respectivă (vezi figura 3). Nu este obligatoriu să se completeze toate câmpurile ci doar cele necesare rezolvării ca în schema de mai jos. Observaţii: * Dacă masa este dată în kg, volumul se va scrie în m3 iar numărul de mol în kmol.

2NaHCO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O + 2CO2

X 10 g

2.84 98

X = = 17 g NaHCO3

2.84 . 10 g 98

Fig. 3. Modul de rezolvare a unei probleme simple

10

Încercaţi să rezolvaţi singuri, pe baza celor expuse mai sus, următoarele probleme: Problema 1. Aluminiul serveşte ca dezoxidant în procesele metalurgice. Ce cantitate de oxid de fier (III) poate fi redusă la fier metalic de către 1 Kg de aluminiu ? Se dau masele atomice: Fe = 56, Al = 27. Problema 2. Ce cantitate de dioxid de sulf, exprimată în Kg, va putea fi neutralizată de o soluţie de hidroxid de calciu ce conţine dizolvată o cantitate de 500 Kg de Ca(OH)2 ştiind că din proces rezultă bisulfit de calciu: Ca(HSO3)2 ? Se dau masele atomice: Ca = 40, S = 32. 1.3. DISTRIBUŢIA ELEMENTELOR ÎN NATURĂ Planeta Pǎmânt poate fi privitǎca o minge cu centrul fluid. Zona de la suprafaţǎ cu grosimi între 5 şi 65 km, cu o grosime medie de 15 km reprezintǎ scoarţa terestrǎ care este foarte subţire comprativ cu raza care are aproximativ 6400 km. Distribuţia prmelor 10 elemente în scoarţǎ conform unei lucrǎri publicate în 1996 este prezentatǎ în tabelul 1.

Nr. Z Element Procent 1 8 Oxigen 46,1 2 14 Siliciu 28,2 3 13 Aluminiu 8,23 4 26 Fer 5,63 5 20 Calciu 4,15 6 11 Sodiu 2,36 7 12 Magneziu 2,33 8 19 Potasiu 2,09 9 22 Titan 0,56 10 1 Hidrogen 0,14

Se poate observa cǎ metale ca Al, Fe, Mg, Ti utile în prezent vor rǎmâne în topul elementelor cele mai utilizate şi în viitor. Abundenţa naturalǎ a elementelor în univers nu este identicǎ cu cea de pe Pǎmânt. Determinarea acesteia prin metode spectrale a dus la urmǎtoarea ordine (vezi tabelul 2): Tabelul 2. Abundenţa elementelor în univers

Nr. Z Element Pǎrţi per milion 1 1 Hidrogen 739000 2 2 Heliu 240000 3 8 Oxigen 10400

INTRODUCERE 11

4 6 Carbon 4600 5 10 Neon 1340 6 26 Fer 1090 7 7 Azot 960 8 14 Siliciu 650 9 12 Magneziu 580 10 16 Sulf 440

Întrebări de control 1. Daţi trei valenţe cele mai frecvent întâlnite la sulf ? 2. Daţi o altă definiţie chimiei. 3. Care dintre următoarele denumiri reprezintă un material : cupru, zinc, aluminiu, hârtie. 4. Care din următoarele nu reprezintă un material: vin, alamă, fontă, oţel, sulf. 5. Ce reprezintă cifrele scrise, în cadrul unei rezolvări de probleme de chimie, sub formula SO2 şi anume: 1; 64; 22,4. 6. Scrieţi ionic reacţia dintre azotatul de plumb(II) şi clorura de potasiu - o reacţie de precipitare prin care rezultă ca produs de reacţie clorură de plumb (II) insolubilă. 7. Se consideră o incintă cu 0,5 mol SO2. Câte molecule se găsesc în acea incintă ? Ce volum de gaz există în condiţii normale (aproximativ)? Cât va cântări gazul ? 8. Care sunt primele trei elemente ca abundenţǎ pe Pǎmânt? 9. Care este cel mai rǎspândit element din univers?