Reactii chimiceMajoritatea reactiilor chimice se petrec in mediu apos. Apa, ca solvent,joaca un rol important reactiile chimice.RoIuI apei ca soIventExempluSe considera un aparat simplu pentru masurarea curentului electric.H2OelectrolitKBrK+(aq) + Br-(aq)apaK+Br-H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +Br-H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +K+H2O- +H2O- +H2O- +H2O- +Apa dizolva si unele substante covalente Cum ar fi zaharul C12H22O11,glicolul, C2H6O2, HCl, etcHClH+(aq) + Cl-(aq)apaCationul interactioneaza puternic(interactiuni chimice) cu moleculele de aparezultand ionul oxoniu care se scrie uzual H3O+.nteractiunile apei cu cationi de natura s si p sunt preponderent electrostatice intimp ce interactiounile apei cu cationi de tipd sunt de natura covalenta.Iasificarea reactiiIor chimice in mediu apos-Reactii de precipitare-Reactii acido-bazice-Reactii de oxido-reducere (redox)-Reactii de complexare-Reactii de combinare X + Y Z-Reactii de descompunere Z X+Y-Reactii de inlocuire X + YZ XZ + YReactii de precipitare!rin amestecarea solutiilor de azotat de bariu si sulfat de cupru () rezultaun precipitat insolubil8a(NDJ)2+ CuSD48aSD4(ppt) + Cu(NDJ)28a2++ 2 NDJ+ Cu2++ SD428aSD4(ppt) + Cu2++ 2 NDJaCl(aq) + AgO3(aq) -----> aO3(aq) + AgCl(s) a+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + O3-(aq) ------> a+(aq) + O3-(aq) + AgCl(s) Ecuatia reactiei chimiceEcuatia reactiei chimice forma ionicaAg+(aq) + Cl-(aq) ------> AgCl(s) Ecuatia reactiei chimice forma neta2K(aq) + !b(O3)2(aq) -> 2KO3(aq) + !b(s)!entru scrierea corecta a unui proces de precipitare :-se identifica ionii prezenti in solutie-se considera posibilele interactiuni cation-anion-se determina combinatia de anion-cation insolubilaAgO3(aq) + a2S(aq)Ag2S si aO3Ag+si O3~a+si S2~2AgO3(aq) + a2S(aq) FAg2S(s) + 2aO3(aq) 2Ag+(aq) + 2O3~(aq) + 2a+(aq) +S2~(aq) FAg2S(s) + 2a+(aq) + 2O3~(aq) 2Ag+(aq) + S2~(aq) FAg2S(s)BaCl2(aq) + a2SO4(aq) F BaSO4(s) + 2aCl(aq) Ba2+(aq) + 2Cl~(aq) + 2a+(aq) + SO42~(aq)FBaSO4 (s) + 2a+(aq) + 2Cl~(aq) Ba2+(aq) + SO42~(aq) BaSO4(s)ReactiiIe acido-bazice#eactiile acido-bazice (de neutralizare)au fostconsiderate initial reactiile dintreun acid si o baza. Acest concept s-a schimbatmultin ultimii ani.. Arrhenius un acid este o substanta care in mediu apos pune in libertate H+,iar o baza este o substanta care pune in libertate grupari OH-la dizolvarea in apa.. Bronsted - un acid este orice specie chimica care poate dona un proton iaro baza este reprezentata de orice specie chimica capabila de a accepta unproton.rnstedAcid:Proton - donorase:Proton - acceptorHCl + H2O H3O++ ClAcid Baza Acid Bazaconjugat conjugataCH3CO2H+H2O: CH3CO2-+H3O-n reactiile acido-bazice fiecare specie considerata acid are o baza conjugata corespunztoare si fiecare specie bazica are un acid conjugat corespunztor.Acid Baza Baza conjugataAcid conjugat !ereche conjugata!ereche conjugataH3 + H2O H4++OH-HClNH3 NH4Cl-AcidBaza acid conj baza conj&n acid puternic este un acid care disociaza complet in apaHA = H++ A-H2O = H++ OH-, Scala pH este definita ca fiind logaritm din concentratia de H+: pH = -Iog[H+]similar, pOH = - Iog [OH-] ExempludacaH+= 0.0001M = 10-4;log din 10-4= -4;pH = - log [ H+] = - log (10-4) = - (-4) = +4 pH=4DacaOH-= 0.001M = 10-3;pOH = -log [OH-] = -log (10-3) = +3pOH=3pH = 14 - pOH; pH = 14 - 3 = 117140pH neutrupH acidpH bazicewis un acid este o specie capabila de a accepta o pereche de electroni,o baza este o specie capabila dea ceda o pereche de electroniBF3 si AlCl3, sunt specii de tip acid Lewis deoarece poseda orbitali vacanti siau capacitatea de a gazdui perechi de electroniAlte specii de tip acid Lewis sunt TiCl4, FeCl3, ZnCl2, and SnCl4.BAZE LEWSReactii de oxido-reducereSunt reactiile cu transfer de electroni .Fie reactia2Mg(s) + O2(g) 2 MgO (s)Transferul de electroni are loc de la magneziu spre oxigen .Reactia de oxidoreducere (redox) este un proces dublu format din:Oxidarea Mg - 2e- Mg2+, magneziul este considerat agentul reducator .Oxidarea este procesul in care se pierd electroni.Reducerea 1/2O2 +2e-O2-, oxigenul este considerat agentul oxidantReducerea este procesul care are loc cu acceptare (castig) de electroni.umaruI de oxidare - se utilizeza pentru monitorizarea schimbului de electroni.Fiecare atom dintr-o molecula sau specie chimica poliatomica are un numar deoxidare Ospecificsau"staredeoxidare. umarul deoxidareseexprimaprintr-un numar intreg precedat de + sau pentru determinarea sarcinii.Regulile de determinare a numarului de oxidare-umarul de oxidare pentru orice atom aflat in stare elementala este 0-!entru un ion monoatomic , numarul de oxidare este egal cu sarcina ionului-Suma numerelor de oxidare a atomilor dintr-un compus neutru este egala cu 0-!entru elementele din grupa 1, numarul de oxidare este +1 in toti compusii-!entru elementele din grupa 2, numarul de oxidare este +2 in toti compusii-!entru hidrogen numarulde oxidare este +1 in toate combinatiile acestuia cunemetale si -1 in toate combinatiile cu metale (hidruri metalice)-!entru fluor numarul de oxidare este -1 in toti compusii-!entru oxigen numarul de oxidare este -2 in toti compusii cu exceptia peroxizilorunde numarul de oxidare este -1-!entru grupa 17 numarulde oxidare este -1 in toate combinatiile cu exceptiacombinatiilor cu oxigenul.-!entru elementele din blocul p numarul de oxidare maxim este egal cu numarulgrupei cu exceptia F si O.ElementStare de oxidare Compus sau ionFe+2Fe2++3Fe3+Zn0Zn +2Zn2+O-1H2O20O2-2H2O Cr+6Cr2O72-+3Cr3++6CrO42-Mn+7MnO4-+6MnO42-+4MnO2+2Mn2+C+3H2C2O4+4CO2+4CO32-+2CO !entru scrierea corecta a unei reactii redox se vor urma pasii:1. Se determina numarul de oxidare pentru toate elementele chimice2. Se identifica speciile care se oxideaza respectiv care se reduc3. Se determina numarul de electroni pierduti in procesul de oxidare si castigati incel de reducere4. se completeaza ecuatia prin multiplicarea uneia sau sau a ambelor procese cunumarul de electroni corespunzator (pierduti sau castigati).ExempluAgO3+ Cu Ag + Cu (O3)2+1+5-2 0 0 +2+5-2Oxidare Cu Cu2++ 2e-Reducere (Ag++ e-Ag) 22Ag++ Cu Cu2++ 2Agsau2AgO3(aq) + Cu(s) 2Ag(s) + Cu(O3)2(aq) l ( O H8 ( I,6 ( CrI,6 ( KI,6 ( HI,6 ( O Cr K2 2 3 7 2 2 PF P 2 1 0 1 3 1 1 1 1 2 6 1O H I CrI KI HI O Cr K2 2 3 7 2 2

PF P umarul de oxidare al iodului creste de la -1 la 0 .La Cr numarul de oxidare descreste de la +6 la +3.Cr+6+3e Cr+3reducere-1-1e0oxidareodul in H pierde 1e iar Cr castiga 3e.O H I 3 CrI 2 KI HI 6 O Cr K2 2 3 7 2 2 PF P O H 7 I 3 CrI 2 KI 2 HI 14 O Cr K2 2 3 7 2 2 PF P 0 0 1 -22( H0H1e- Oxid,reH2 O2H2O 2e- O0O-2Reducere2 H2 O2 2 H2O2 -2 0 02e- Hg2Hg0ReducereHgO O2 Hg O-2O0 2e- Oxid,re2 HgOO2 2 Hg1 5-2 1 -1 06e- Cl5Cl-1ReducereKClO3 KCl O2 3( O-2O0 2e- Oxid,re2 KClO3 2 KCl 3 O21 -1 0 2 -1 02( e- H1H0 ReducereHCl Zn ZnCl2 H2 Zn0Zn2 e- Oxid,re2 HCl Zn ZnCl2 H20 1 5 -2 2 -2 2 5 -2 1 -22( 3e- N5N2 ReducereCuH(NO3 NO Cu(NO32 H2O 3( Cu0Cu2 2e- Oxid,re3 Cu 8 HNO3 4 H2O 2 NO 3 Cu(NO32 1 6-21 -1 0 3 -1 1 -2 1 -13( Cl-1Cl0 1e- Oxid,reK2(Cr2O7 HClCl2 CrCl3 H2OKCl 3 e- Cr6Cr3ReducereK2(Cr2O7 14 HCl3 Cl2 7 H2O 2 CrCl3 2 KCl1 7 -2 1 2 -3 1 -2 4 -2 1 -2 1 1 -2 4 -3KMnO4K(CN H2O MnO2 K(OH K(OCN3( C2C42e- Oxid,re 2(3e- Mn7Mn4 Reducere2 KMnO4 3 KCN H2O2 MnO2 2 KOH 3 K(OCN1 7 -2 1 3 -2 1 6 -2 2 6 -2 4-2 1 -2 1 6-2KMnO4 H2C2O2 H2SO4 MnSO4 CO2 H2O K2SO45e- Mn7Mn2Reduction 5( C3C4 e- Oxid,tion2 KMnO4 5 H2C2O4 3 H2SO4 2 MnSO4 10 CO2 8 H2O K2SO4-4 1 0 1 -2 4 -2C-4C48e- Oxid,reCH4 O2 H2O CO2 4( 2e- O0O-2 ReducereCH4 2 O2 2 H2O CO20 4 -2 1 6 -2 2 6 -2 1 -2Pb0Pb2 2e- Oxid,rePb PbO2 H2SO4 PbSO4 H2O 2e- Pb4Pb2ReducerePb PbO2 2 H2SO4 2 PbSO4 2 H2O 8/3 -2 2 -2 0 4 -24 ( C2C4 2 e- Oxid,reFe3O4 CO Fe CO2 3 ( 8/3 e- Fe8/3Fe0 ReducereFe3O4 4 CO3 Fe 4 CO2Zn (s) + Cu2+(aq) ------> Zn2+(aq) + Cu (s).Eocell = Eocathode - EoanodeCu2++ 2 e-----> Cu este +0.34 VZn2++ 2 e------> Zn, este-0.76 VEocell = +0.34 - (-0.76) = +1.10 V$eria activitatii metaIeIorMetalele pot fi aranjate in functie de abilitatea de a dezlocui hidrogenul dincombinatiile lui . Cele mai reactive metale sunt cele din grupele 1 si 2 principale.Metalele situate inaintea hidrogenului in seria reactivitatii chimice il pot dezlocui peacesta din compusii sai. Acestea au caracter metalic pronuntat.Cele situate dupe hidrogen sunt metale considerate mai putin reactive, nu pot dezlocuiHidrogenul din combinatiile acestuia.

aiaMgAIZnFei$nPbHuHgAgAuFe + CuSO4FCu + Fe2(SO4)3Li + H2O FLiOH + H2i + aCl F2Al + 3H

O F3H

+ Al

O

nlocuiesc hidrogenul din apanlocuiesc hidrogenul din aciziu pot inlocui hidrogenulReactiiIe cu formare de compIecsiM + nL: MLnM=atomcentral careposeda orbitali vacanticare pot gazdui perechi de electroni (acidLewis)L; =ligand, speciecarearecapacitateadeaceda perechi de electroni (baza Lewis)4 CoCl26H2O + 4 [H4]Cl + 20 H3 + O2 4 [Co(H3)6]Cl3 + 26 H2OCo2+(aq) + 4 Cl

F[CoCl4]2(aq)Co(H2O)62++ 4 Cl

CoCl42(aq) + 6 H2OCuSO4+4 H3FCu(H3)4SO4Fe(ClO4)3+6KC FK3[Fe(C)6] + 3KClO4Fe3++ 6 C

F[Fe(C)6]3Fe(H2O)63++ 6 C

FFe(C)63+ 6 H2OTrecerea unui sistem chimic din starea initiala in starea finala, in anumite conditii de temperature si presiune impuse si cu schimbareaproprietatilor materiei intre cele doua stari se numeste transformare chimica.Sistemul in stare initialaSistemul in stare finala%ransformare chimicaO transformare chimica poate fi pusa in evidenta experimental prin masurarea unor proprietati a sistemului dat. De exemplu se poatepune in evidenta disparitia cantitativa a unei specii chimice din sistemul initial si aparitia alteia noi in sistemul final utilizand modelul dereactie chimica.Speciile chimice ce dispar in cursul unei transformari se numesc reactanti, iar speciile care apar se numesc produsi de reactie.ntr-o reactie chimica se tine cont de proportiile in care dispar reactivii si apar noii produsi in cursul evolutiei sistemului.Modelul de reactie chimica nu preconizeaza natura fizico-chimica a transformarii conditiile experimentale, durata sau caracterulpartial sau total al transformarii.egea conservarii asociata unei reactii chimiceO reactie chimica reprezinta un model care se traduce prin rearanjarea legaturilor chimice intre atomii ce intra in discutie.A efectua o reactie chimica inseamna deci a rupe si a reconstrui legaturi chimice.De aici rezulta ca:umarul de atomi din fiecare element se conserva in timpul unei reactii chimice (legea lui Lavoisier)Sarcina electrica se conservaFoarte riguros, masa nu se conserva in totalitate in timpul unei reactii chimice in care se elibereaza sau se absoarbe energie. n acelasi timp, in reactiile chimice uzuale, variatiile de masa sunt complet neglijabile fata de masa sistemului considerat.Daca discutam aspectuI energetic al unei reactii chimice, pentru toate legaturile chimice care se rup in timpul unei reactii chimiceeste necesar un aport de energie dinspre exterior spre sistemul considerat. La formarea legaturilor chimice are loc o eliberare de energie. Bilantul energetic global al unei reactii chimice este dat de ruperea si formarea tuturor legaturilor din system in timpultransformarii chimice.O reactie chimica in urma careia se elibereaza energie se numeste reactie exoterma, iar una in care se absoarbe energie se numeste reactie endoterma. O reactie in care energia abosbita este egala cu cea cedata se numeste atermica. Ramura chimiei care studiaza pe larg aceste fenomene se numeste termodinamica.ReactiiIe de echiIibru sunt acele reactii chimice pentru care este adevarata afirmatia :Suma reactivilor=Suma produsilor de reactieExemplu2H2+O2=2H2ON2+3H2=2NH3Cu2++Zn=Cu+Zn2+Exemplele de mai sus arata ca materia si sarcina electrica totala se conserva in timpul unei reactii chimice.!entru ca o reactie chimica sa fie de echilibru este imperativ necesar ca atat masa cat si suma sarcinilor electrice sa se conserve.Bilantul unei ecuatii de echilibru poate fi scris sub forma :&nde4ise numeste numar stoechiometric ( nu are dimensiune). Acesta indica proportia in care dispar reactantii si aparprodusii de reactie.4i>0 pentru un produs de reactie4i0si senoteaza cu +, iarnergia (0, 0Q) cedata de un sistem se considera > Sliquid >> SsolidVariatia entropiei pentru o reactie chimica de tipul : aA + bB cC +dDEsteSR= d SD + c SC - a SA- b SB>0>0HS C + Dv = kt[A][]!entru o reactie reversibilaA + B C + Dk1t.[A].[B] = k2t.[C].[D]V1 = V2Kt se numeste constanta de echilibru[C].[D].k1t[A].[B].k2t= ktFactorii care influenteaz viteza de reactie sunt-natura reactantilor-suprafata de contact-concentratia reactntilor-temperatura de reactie-efectul catalitic