Ministerul Educoliei Ei Cercetdrii

hl leI

Georgeto Tqnosescu

Mqrio Negoiu

CUPRINS

CAPITOLUL 1.

lxwu$ur ELEsrRoNrc AL AToMULU ........3Atomul, componenti esenfiall a materiei ..............3Structura inveligului de electroni ............................5Configurafla electronici ................. ..........................7Corelalia intre structura inveligului electronicgi pozitia elementelor in tabelul periodic ............. 1 1

Rdspunsuri la activitilile individuale..................... 14

Aplicafli..... .......17

CAPITOLUL 2.

TABELUL PERIODIC. COREIATIT INTNBSTRUSTURA 1WV TTSUIUI ELE STRO NIC$r PRO PRrE-IATrLE BI-BUBNTBLO R................ 19

Clasifi carea propriet5lilor. Varialia unorproprietdli ale elementelor in tabelul periodic.....19Elecfronegativitea .............25Caracterul acido-bazic al oxjzilor elementelor dinperioada a 3-a qi din grupa aL4.a..........................29Rdspunsuri la activitdfi individuale ......................,32

qqAplicafii..... .......rrTest........... .......34

CAPITOLUL 3.

TNTERACTTT tNrnB PARTTCULE.LEGATURT CHTMICE. ........................35l,egdtura ionic5........ ..........36Legltura covalent5... .........38Clorura de sodiu. Clorul. Sodiul ........41Starea gazoasd. Ecuafia de stare agazelorperfecte ...........44Legitura covalent-coordinativ5.. .........45Interacfii intermoleculare.......... ..........48Rispunsuri la activitdfi individuale........................5 1

Aplicafli..... .......52Test........... .......53

CAPTTOLUL 4. SOLUTTT.DIZOLVAREA. SOLUBILTTATEA ,.,...54

Soluf,i - generalitif, ..........54Dizolvarea.Factorii care infl uen teazd, dizolvarea .................... 55Conductibilitatea solutiilor de electroli tt ..............57Solubilitatea.Factorii care influenleazd solubilitatea .................58Concentrafia solufiilor. ........................60Concentrafia molard.... ......62Cristalohidrati............. .......63Rdspunsuri la activitlfi individuale........................65Aplica!ii..... .......67Test........... .......68

CAPITOLUL 5. *ECHILIBRUL CHIMIC .............69Conceptul de echilibru ........................69l,egea actiunii maselor.Constanta de echilibru ........................70Principiul lui l.e ChAtelier... ................72Rdspunsuri ......74Ap1icafii..... .......75Test........... .......75

CAPITOLUL6, ACIZI SI BAZE.... ...,.,76Solutii apoase de acizi qi ba2e....... ......77Tboria proliticl a acizilor gi bazelor ......................77pH-ul solutiilor apoase....... ..................81Amfolifi acido-bazici. Ionizar ea apei...................... 83Rdspunsuri ......84Aplicafii..... .......84Test........... .......85

CAPITOLUL 7.

REACTII CU TRANSFERDE ELESIRONI (REACTII REDOX) ..................86Reacfii redox. Oxidare. Reducere ......86Numdr de oxidare .............87Regrrli pentru stabilirea numerelor de oxidare...87Aplicaf,i ale proceselor redox... ..........91C or oziunea. Proteclia anticor o2ivd.......................93Aplicalii. Test........... ..........95

96

coNTTNUTURt

) Atomul - componentdesenfialS a materiei

F Structura inveligului deelectroniF Configurafia electronicd) Corelaf,a intre structura

invelisului electronic qip o zi,tia elementelo r in ta-belul periodic

ATOMUL - CON/PONENTA ESENTIALA A MATERIEI

. .Chimia este permanent prezettl in existe*fa noaskE! Tot ceea cevea, afing| su mkosi cenfine ufia sac mai r$ulte srh*r@e chimiae-forme omogene ale materiei. Ilila*erieeste akhtrxldin parfianle fsartgmiei numite afiosi, ioni molesde ce flu pot fi v&zute ctr schiul liber.Atomii sunf cele mai mici partio.rtre care prednt6:Bropri#e ele'meutelar ce compun substanfele, Dir acest motiv este foarte importantsi ne a$irfirn p{rl3e compormte ale atomtkd' s{ fsY4*qn 4esprenknctlp byeli$lli de electoqiaiafirailor. Proprieffie fiec*rui ele"

menl capacitatga de a se cc*rbina cu atomii altor elemente sunt con-

seeiate ale skuearii specifice a at*milar s*i. Aprofundarea aofiuailordin acest capitol te va ajuta s5 inlelegi cuaogtiqtele refent*arc la inter-acfiile dinke partisle-legituri chimice,

A,minlegte-{i! ----;in clasa aWI-a ai invd{at o serie de nofiuni fundamentale refeitoare

I

la atom: I

, pati compctnente ale : nufidr de mas{*atomului; o masd atamici;

t particule subatamice: , eiement chimic;protoni, neutroni, elec- t izotopi;

. I fu .geni4.i&.*fnogsf{, este

chii*iri.i .lr5i .*r.ftrmtu:s{fiistirutelcr.,chirtice,,rU I€ sau*ifitEti,,.S,e.,eatEqa-,.Fa'1Q

lio g,.desrtstatte+hi ice..

troni;o numdr atomic Z;

. electron distincliv;o electroni de valen{A.

Airi,:i

3

: ', a.a*, *trnito&Eatemie$de' .

':':-, ,', '"'' mas{"

Sarcina electrici a electronului este -1,61&lec, iar cea aprotonului este +1,6l0leC.Cantitatea 1,6101sC a fost nu-miti sarcind electronicd Con-venfional, sarcina particulelorelementare se expriml ca multi-pli ai acestei valori; de aceeaeleckonul are sarcina-l, iarprotonul +1.

17 orotoni I "

is l"ri';rrt in nucleu

r 17 elechroni in inveligul electronic. al 17-lea element in tabelul periodic (aflat in acest manual, pecoperta IID

Haiff i&tsadeure*telorsahrs-Ie s*itamestectri de isotopi.

Nudeu11 protoni

neutroni

1. . , .1 1,06. 10-27

I 1,66. 1G2i

t (&} grog, tirr

Pmtcnul.

Neukoaul

Eleetronul

*|F t rr:tr*

[n sau na

0

-1e SAII e*

+1

0

-1

XN" ll electroni

Nucleu

ffiIzotopii sunt specii de atomi cu

lasi numdr de protoni, dar cuiferit de neutroni.

Invelisul electronic reprezintitalitatea electronilor care graviteazdin jurul nucleului.

Numdrul de electroniunui atom este egal cu nmf,rul protonilor.

Izotopii au acelasiicZ, dN numlrul de ma

A este diferit.

Electronii se deplaseazl cuiteze foarte mari in jur

numdrul protonilornumdrul eleckonilornumdrul de ordine din tabelulperiodic

4

Caracteristicile particulelor elementare sunt prezentate in tabelul urmrton

Tabelul 1. Particulele elementare

3. Analizeaz[ tabelul anterior precizind concluziile ce se desprind princompararea sarcinilor electrice gi a maselor atomice ale particulelorelementaref. Apreciazd dimensiunea atomului comparativ cu cea a nucleului cal-culand raporful dintre volumul atomului gi volumul nucleului dacdrazaatomului este aprox. 1O8 cm, iar cea a unui nucleu 10-13 cm.;t= calculeazi cigi atomi de fier se aflr intr-un gram de fier dacd in 55,g5 gfier se gisesc 6,0231023 atomi de fier. Amintegtefl semnificaf;a nu-mirului 6,0231023.

Numdr olomic. Numdr de mqsd. Elemenr chimic. lzotopi.

?bblihts atu-milor care au acela$i aumlr etfimte Z (aceasi sarcininueleatd).forr lsed urr elercent ehimic.

Z = numitr atomic reprezintdnumarul de protoni dar nucleu sausarcina nucleului.Atomii sunt

zaf de doui numeretregi 9i pozitive. A = numarul de masa reprezin

a drnfue numiirul de protoni(Q si numarul de neutroni (n).

Ionii sunt particule cu sarcin*,'lectr-ica pozitir a sau negativa:

Icnii pozitivi se formeaziprin cedare de eiectr*ni.

l*nii negativi se formeazdprin acceptare de electrani.

Nu confundo!Numarul cle masa A (numirintreg) cu nrasa atomica relatiua(num5r fraclionar).

Masa atomici relativd se cal'culeazdfinAnd seama de abun-denfa relativi a izotopilor.

:-,=:; =: :::, '='. :' :.1....1j-1 r,;1;1: :, : irf:' .;:i::=:r"i== r: ::";:i

=. Completeazd spaSile libere din tabelul urmdtor, utilizAnd tabelul

odic (unde este cazul):

pen-

Simboful 80Br

Protoni 20

Neutroni 20

Electroni 35

Sarcina 0 0

=:-,1ff ,.:.9S?,:.:

t72A

18

1+ 1-

..,--,:.sf--€+-

I10

2*

30

... $tiind cA masa atomicd relativd a unui element se calculeazd ca medie

ponderal5 a abundenfei relative a izotopilor, calculeazl masa atomic[ re'lativ6 din urmdtoarele informafli:

'.-ffi==;ffi75,77% 24,2396

,.... lzotoliqili.S

Abundenfa naturald

UtilizAnd reparti{"ia eiectrr-ir:i-

c6 pe straturi, ai determinat pa-

zifia elen"rentelor in tabelul pe;:i-

odic:

sO K- 2e-;L-6e-U

JGr. a VI-a (a 1&a)

lp. a z-a

,1Na K-2e-;L-8e-; M-1e-u

Icr. t-, (rr)Ie u g-u

S]-RUCTLTRA Il'{VELlSi-lLLJi Df ELICTRONI

Straturi. Substroturi. Orh;tqli

considerand nofunile prezentate anterior, in momentul acesta, se

poate pune intrebarea: Dacd toti atomii sunt alc5tuis din acelagi tip de

particule, de ce atomi ai diferitelor elemente au proprietdf diferite?

Rf,spunsul la aceastd intrebare il vei gdsi analizAnd structura invelisu-

lui electro*ic gi asffel vei putea intelege reactivitatea chimicd diferitd a

elementelor.in clasa a VII-a, ai invdfat cI inveligul eleckonic are o structurl strati-

ficati. Strattsz'ile electronice se noteaz5 cu litere sau cu cifre:

Numerotarea straturilo. ." fr." dinspre nucleu spre exterior: stratul

cel mai apropiat de nucleu este K(1), iar cel mai depdrtat este Q(7).Nui:"rarul maxrm de electr*ni dintr-un strat este egal cu 2nz (n =

numlrul stratului).

straturi

u

Completeazd tabelul::

lstratulut L 2 3

Nr. max de electroni

Fiecare strat elec{r**ic este format din unul sau mai multe subsh'aturi.

Electonii grawteazd in jurul nucleului cu vitezd foarte mare, ftrd a avea

faiectorii exacte. Ei se potgisi cu probabilitate mare intro anumitd zonlditr

iurul nucleutrr* suh ftrrma unor noti de electricitate negativf, numiS orbitali.

substrafuri

uorbitali

Energia orbitalilorrtaz,Air. ordinea

5Fdatamici va-

+T

orbitalii au forme si energii diferite. Se cunosc patru tipuri de orbitalinotafi s, p, t], f.

substraturile sunt formate din orbitali de acelagi tip qi aceeapi energie,iar eleckonii unui substrat formeazd, un anumit nivel de energie.

Tabelul urmdtor redd numrrul orbitalilor din fiecare substrat si formaorbitalilor s Fi p.

Tabelul 2. Numtual si forma orbitalilor

Pe lAngS migcarea sa in jurul nucleului electronul efectueazdsi o mis-care in jurul propriei axe, numitr niscare de spli:; aceasta se poate exe-cuta in doul sensuri opuse (Fig. a).

conventional, un orbital ocupat cu doi electroni cuplafi se reprezintr:

i+ -.] sau iNumlrul de electroni dintr-un substrat se noteazi ca exponent:

liumArul de electroni dinsubstratNuinarul stratuiui

B9,"P

+I

T:pr-rl de substrat

In tabelul urmdtor este prezentati distribufia electronilor in substraturile pi orbitalii primelor 4 straturiale invelisului electronic:

_--l>

€+lGO 2 L

2(t.) I 1 3

3{A4) 18 1 3 5

4(l.l) 32 1 3 S T

Tabetul 3. Distribufia electronilor pentru straturi]e 1, 2, S, 4

Un orbital poate fi ocupat de cel mult doi electroni cunumiti electroni cuplaii.

spin opus,

2

*

s

s

h

1S

1* 14

1s

2s 2p

3s 3p

4s 4p

3d

$it 4f

6

- Amintegte-!i!

Electronii de valenfA suntelectronii de pe ultimul stratai unui atom.

Elech'onul tlistinctiv esteelectronul prin care se deo-

selrepfe atomul unui elementde atomul precedent @oseddun electron mai mult).

CON FIG U RATIA ELECTRON ICAI

3.. Se considerd atomii ce contin substraturile: a) 3s1;b) 4d.Precizeazdpentru fiecare:

o stratul din care face parte substratul;. num5rul de orbitali din substrat;o numdrul de electroni din substratul respectiv.

: Reprezinti substraturile Si precizeazh.numdrul de electroni corespun-

zdtor substratului pe baza urmdtoarelor informafli:a) un atom are in structura sa 2 electroni in substratul s din stiatul 2;

b) atomul unui element conline 5 electroni in subskatul d din stratul 3.

=" Alege reprezentdrile corecte: a) 3d; b) 2&; c) 4s1; d) 3d; e) 3#.

Justifica alegerea fdcuta.

Ocuporeo cu eleclroni q stroturilor, substrEturilor gi orbitqlilor

, Distibutia elicfOniloi i atom pe Sfatu ; suh,staturi ;i or*itali se nurneste co suryl*e eleeksri€.

Ocuparea cu electroni a straturilor, substrafurilor Si orbitalilor sebazeazitpe respectarea anumitor reguli:

Eleetraaui.distiactiv tinde sd oca. extibhi likr cu energia cea maiffi14 adici orbitalii s*ntaciBaficu'"'etechaai,'.tn' ordiaea".' cre€teriieneisie|lor,(frgnra 51. .' ' .:::

'Urr 6tb.ital ffi$1is'-ppate fio atf at- c*'m ixim d a i, ql ee.

troni',, care :,au .'spin'aPtxs,

Gsu"ffi1''" 1'"""'

Un orbital atamic'iu poate fr,,.;octt-

pat de doi electroni decAt dapd ce

to{i'atbitdii':subsft"atufui'scnt acu-pati ca cAte an'gl6cfro[.',":'':r,.'i ':'.'

:"

JinAnd cont de regulile enunlate anterior Ei folosindreprezentarea referitoare la ordinea completdrii cu electroni a

orbitalilor atomici (Fig. 5) vei putea reprezenta diskibulia elec-

tronilor din invelisul electronic pentru elementele tabelului peri-

odic. Acest lucru este foarte important intrucat proprietdfile

chimice ale elementelor depind de structura invelisului elec-

tronic al atomilor.

Slrucluro inveligului electronic penlruelementele din perioqdele 1,2,3

Hidrogenul, 1H, are un singur electron care ocupd orbitalul s

al primul strat, K (1); configurafia electronicl a hidrogenului se

reprezintd:

7

1s1 sau1sI