Sistemul periodic al elementelor

LEGEA PERIODICITĂŢII:

o lege fundamentală a naturii, stă la baza clasificării elementelor enunţată de D. I. Mendeleev în 1869: „Proprietăţile fizice şi chimice ale elementelor se repetă periodic în funcţie de masele lor atomice”

o i-a permis lui Mendeleev ordonarea celor 63 de elemente cunoscute la aceea vreme, în ordinea crescătoare a maselor lor atomice, într-un tabel numit sistemul periodic al elementelor. Aşezate în linii şi coloane, elementele cu proprietăţi asemănătoare se găseau unele sub altele (în aceeaşi coloană, adică grupă)

Per. Gr.

IA 1

VIIIA 18

1

1 H

1.01 IIA 2

Număr atomic

Simbol Masa atomică

IIIA 13

IVA 14

VA 15

VIA16

VIIA17

2 He 4.00

2

3 Li

6.94

4 Be 9.01

Metal

Metal tranziţional

Metaloid Nemetal

5 B

10.81

6 C

12.01

7 N

14.01

8 O

16.00

9 F

19.00

10 Ne

20.18

3

11 Na 22.9

9

12 Mg 24.31

IIIB 3

IVB 4

VB 5

VIB 6

VIIB 7

VIIIB 8 9 10 IB

11 IIB 12

13 Al

26.98

14 Si

28.09

15 P

30.97

16 S

32.06

17 Cl

35.45

18 Ar

39.95

4

19 K

39.10

20 Ca

40.08

21 Sc

44.96

22 Ti

47.90

23 V

50.94

24 Cr

52.00

25 Mn 54.94

26 Fe

55.85

27 Co

58.93

28 Ni

58.71

29 Cu

63.55

30 Zn

65.38

31 Ga

69.72

32 Ge

72.59

33 As

74.92

34 Se

78.96

35 Br

79.90

36 Kr

83.80

5

37 Rb 85.4

7

38 Sr

87.62

39 Y

88.91

40 Zr

91.22

41 Nb

92.91

42 Mo 95.94

43 Tc (98)

44 Ru

101.0

45 Rh

102.9

46 Pd

106.4

47 Ag

107.8

48 Cd

112.4

49 In

114.8

50 Sn

118.6

51 Sb

121.7

52 Te

127.6

53 I

126.9

54 Xe

131.30

6

55 Cs 132.91

56 Ba

137.34

57-71* 72

Hf 178.4

73 Ta

180.9

74 W

183.85

75 Re

186.2

76 Os

190.2

77 Ir

192.2

78 Pt

195.09

79 Au

196.9

80 Hg

200.5

81 Tl

204.37

82 Pb

207.2

83 Bi

208.96

84 Po

(209)

85 At

(210)

86 Rn

(222)

7

87 Fr

(223)

88 Ra

226.03

89-103*

104 Rf

(261)

105 Db

(262)

106 Sg

(263)

107 Bh

(262)

108 Hs

(265)

109 Mt

(266)

110 Uun (269)

111 Uuu (272)

112 Uub (277)

113 Uut (282)

*Lantanide: 57 La

138.91

58 Ce

140.11

59 Pr

140.91

60 Nd

144.24

61 Pm (145)

62 Sm

150.36

63 Eu

151.96

64 Gd

157.25

65 Tb

158.92

66 Dy

162.50

67 Ho

164.93

68 Er

167.26

69 Tm

168.93

70 Yb

173.04

71 Lu

174.97

*Actinide: 89 Ac 227

90 Th

232.04

91 Pa

231.04

92 U

238.03

93 Np

237.05

94 Pu

(244)

95 Am (243)

96 Cm (247)

97 Bk

(247)

98 Cf

(251)

99 Es

(252)

100 Fm (257)

101 Md (258)

102 No

(259)

103 Lr

(260)

o la începutul secolului al XX-lea, odată cu marile descoperiri din fizica atomului, legea a fost reformulată de Moseley (1913): „Proprietăţile elementelor sunt funcţii periodice ale numărului atomic Z”

GRUPELE SISTEMULUI PERIODIC AL ELEMENTELOR: o Coloanele verticale, numite grupe sau familii, conţin elemente cu proprietăţi

fizice şi chimice asemănătoare, care au aceeaşi configuraţie electronică în stratul de valenţă.

o sunt notate cu cifre arabe de la 1 la 18, conform recomandărilor IUPAC din 1986; până atunci grupele principale erau notate cu cifre romane de la I la VIII şi litera A, iar grupele secundare erau notate cu cifre romane de la I la VIII şi litera B. Grupa a-VIII-a B (respectiv grupele 8,9 şi 10) conţine triada fierului (Fe, Co, Ni) şi metalele platinice (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

o Elementele din grupele principale au electronul distinctiv într-un orbital „s” (grupele 1 şi 2) sau într-un orbital „p” (grupele 13 – 18) în total sunt 42 de elemente în grupele principale din blocul « s » şi blocul « p »

o Elemntele din grupele secundare au electronul distinctiv într-un orbital „d”

(metalelel tranziţionale din grupele 3 – 12) sau într-un orbital „f” (metalele de tranziţie internă: lantanidele şi actinidele)

o Total 30 metale tranziţionale - blocul « d » în grupele 3 (IIIB), 4 (IVB), 5 (VB), 6 (VIB), 7 (VIIB), 8 (VIIIB), 9 (VIIIB), 10 (VIIIB), 11 (IB), 12 (IIB) • prima serie de metale tranziţionale – perioada a patra – seria 3d conţine 10

elemente : 21Sc - 30Zn configuraţia electronică a stratului de valenţă pentru aceşti atomi este: 4s23d1 - 10

• a doua serie de metale tranziţionale – perioada a cincea – seria 4d conţine 10 elemente : 39In – 48Cd configuraţia electronică a stratului de valenţă pentru aceşti atomi este: 5s24d1 – 10

• a treia serie de metale tranziţionale – perioada a şasea – seria54d conţine 10 elemente : 72Hf – 80Hg configuraţia electronică a stratului de valenţă pentru aceşti atomi este: 6s25d1 – 10

o Total 28 metale de tranziţie internă - blocul « f » • 14 lantanide : 57La – 71Lu configuraţia electronică a stratului de

valenţă pentru aceşti atomi este: 6s2 (5d1) 4f1 – 14 • 14 actinide : 89Ac – 103Lr configuraţia electronică a stratului de valenţă

pentru aceşti atomi este: 7s2 (6d1) 5f1 – 14

Numărul grupei

Configuraţia electronică a stratului de valenţă

Elemente Numele grupei

I A = 1 ns1 Li, Na, K, Rb, Cs,Fr metalele alcaline II A = 2 ns2 Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Ra metale alcalino- pământoase III A = 13 ns2np1 B, Al, Ga, In, Tl metale pământoase IV A = 14 ns2np2 C, Si, Ge, Sn, Pb grupa carbonului V A = 15 ns2np3 N, P, As, Sb, Bi grupa azotului VI A = 16 ns2np4 O, S, Se, Te, Po grupa oxigenului - calcogeni VII A = 17 ns2np5 F, Cl, Br, I, At grupa halogenilor VIII A = 18 ns2np6 Ne, Ar, Kr, Xe, Rn gaze rare (nobile sau inerte)

STRUCTURA SISTEMULUI PERIODIC AL ELEMENTELOR

PERIOADE – GRUPE PRINCIPALE (A) – GRUPE SECUNDARE (B)

CLASIFICAREA ELEMENTELOR DUPĂ CONFIGURAŢIA ELECTRONICĂ

1 2 13 14 15 16 17 18Ia IIa IIIa IVa Va VIa VIIa 0

n=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 IIIb IVb Vb VIb VIIb VIII Ib IIb 4 ns (n-1) d np 5 6 7 Bloc s Bloc d Bloc p (n-2) f Bloc f

PERIOADELE SISTEMULUI PERIODIC AL ELEMENTELOR: o Şirurile orizontale ale sistemului periodic, cuprinzând elementele dintre două

gaze rare succesive, se numesc perioade. o Sistemul periodic conţine 7 perioade corespunzătoare celor 7 nivele energetice

notate cu cifre arabe de la 1 la 7. o Fiecare perioadă începe cu un metal alcalin şi se termină cu un gaz rar o Numărul perioadei în care se află un element este egal cu numărul de nivele

energetice (straturi) ocupate cu electroni. o Primele 3 perioade sunt scurte, iar următoarele 4 sunt lungi:

o perioada 1 – 2 elemente o perioada a 2-a – 8 elemente o perioada a 3-a – 8 elemente o perioada a 4-a – 18 elemente o perioada a 5-a – 18 elemente o perioada a 6-a – 32 elemente o perioada a 7-a – incompletă

REPREZENTAREA SCHEMATICĂ A SISTEMULUI PERIODIC AL ELEMENTELOR pe blocuri de elemente, numărul elementelor dintr-o perioadă şi numărul atomic al gazului rar care termină fiecare perioadă:

2 ZHe = 2 8 ZNe = 10 8 ZAr = 18 18 ZKr = 36 18 ZXe = 54 32 ZRn = 86 incomplet

Bloc s Bloc d Bloc p

Bloc f

ION particule de materie provenite din atomi, prin cedare sau acceptare de electroni;

cation – ion pozitiv - Na+, Mg2+, Al3+, etc. o format din atom prin cedare de electroni din stratul de valenţă în

ordinea descrescătoare a energiei orbitalilor, eliminând mai întâi electronii din stratul cel mai îndepărtat de nucleu:

11Na0: 1s22s22p63s1 ⎯⎯→ Na1+: 1s22s22p6 + 1e- sau Na+[Ne] 26Fe0: 1s22s22p63s23p64s23d6 ⎯⎯→ Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6 + 2e-

sau Fe2+: [Ar]3d6 82Pb0: [Xe]6s24f145d106p2 ⎯⎯→ Pb2+: [Xe]6s24f145d10

o cationi poliatomici: hidroniu - H3O+, amoniu - NH4+, etc.

anion – ion negativ - Cl -, S2-, P3-, C4-, etc.

o format din atom prin acceptare de electroni în stratul de valenţă, pe orbitalii cei mai îndepărtaţi de nucleu:

6C0: 1s22s22p2 + 4e- ⎯⎯→ C4-: 1s22s22p6 sau C4- 10[Ne]

17Cl0: 1s22s22p63s23p5 + 1e- ⎯⎯→ Cl -: 1s22s22p63s23p6 sau Cl - 18[Ar]

o anioni poliatomici: fosfat - PO43-, sulfat - SO4

2-, azotat - NO3-,

hidrogenocarbonat – HCO3-, etc.

sarcina ionică – indică printr-o cifră arabă scrisă ca exponent la simbolul chimic, cu semnul plus sau minus, numărul de sarcini pozitive sau negative ale unui ion:

• ionul amoniu, NH4+, are sarcina 1+

• ionul fosfat, PO43-, are sarcina 3-

1s 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 5d 6p 7s 6d

4f 5f

CARACTER ELECTROPOZITIV CARACTER METALIC proprietatea atomilor de a ceda electroni şi de a forma ioni pozitivi metale:

Na0, Mg0, Al0, Fe0 Na+, Mg+2, Al+3, Fe+2, Fe+3. În grupele distemului periodic caracterul electropozitiv creşte cu creşterea

numărului atomic, iar în periode scade cu creşterea numărului atomic. Caracterul electropozitiv cel mai acentuat îl are franciul, dar pentru că este

radioactiv, cel mai electropozitiv element din sistemul periodic este considerat cesiul – Cs.

CARACTER ELECTRONEGATIV CARACTER

NEMETALIC proprietatea atomilor de a accepta electroni şi de a forma ioni negativi

nemetale: Cl0, S0, P0, C0 Cl -, S-2, P-3, C-4 ocupă partea dreaptă a sistemului periodic, deasupra liniei în zig-zag care le

delimiteză de metale în grupele sistemului periodic caracterul electronegativ scade cu creşterea

numărului atomic, iar în perioade creşte cu creşterea numărului atomic. Carcaterul electronegativ cel mai pronunţat îl are fluorul, F.

COMPUS CHIMIC

modul de abordare submicroscopic: grupuri de mai mulţi atomi care sunt uniţi prin legături chimice

modul de abordare macroscopic: substanţa în care atomii unuia sau mai multor elemente se leagă unul de altul şi între ale căror mase există un raport stoechiometric; dacă atomii sunt din aceeaşi specie chimică atunci compusul este monoelementar, dacă sunt din specii diferite, atunci compusul este polielementar

FORMULĂ CHIMICĂ

este reprezentarea simbolică a compoziţiei unei substanţe chimice o Formula brută – indică specia elementelor chimice, raportul atomilor sau

grupelor de atomi dintr-un compus chimic, fără a reda numărul atomilor dintr-o moleculă: CH este formula brută a benzenului, NaCl este formula brută a clorurii de sodiu.

o Formula moleculară – redă compoziţia unui compus chimic, cu numărul atomilor care participă la formarea unei molecule sau a unui ion; nu oferă informaţii privitoare la structura particulelor şi a tipului de legături dintre ele: • C6H6 este formula moleculară a benzenului, • SO4

2- este formula moleculară a ionului sulfat. o Formula structurală – pentru compuşii cu legături atomice oferă informaţii

despre compoziţia în elemente şi despre legăturile chimice dintre atomii unei molecule; nu redă aranjamentul spaţial al atomilor: • :N≡N: este formula structurală a azotului.

o Formula de valenţă (electronică) – formula structurală a unui compus în care sunt reprezentaţi şi electronii neparticipanţi la legăturile chimice:

• este formula de electronică a dioxidului de carbon. o Formula spaţială – indică, prin simboluri specifice legăturilor, dispoziţia

spaţială a atomilor şi grupelor de atomi:

LEGĂTURA CHIMICĂ

Legătura stabilită între particulele unei substanţe (atomi, ioni molecule) prin forţe de atracţie, dar şi de respingere, clasificându-se astfel:

o legătură ionică o legătură covalentă (atomică) o legătura metalică o forţe intermoleculare legături de hidrogen şi forţe van der Waals

REGULA OCTETULUI

atomii gazelor nobile, cu reactivitate chimică foarte redusă, inerţie şi stabilitate mare, au în stratul de valenţă configuraţie stabilă de 8 electroni (cu excepţia He care are configuraţie de 2 electroni). Spre această stare enrgetică scăzută, stabilă, tind atomii elementelor când se combină pentru a forma compuşi chimici.

Un atom al unui element acceptă, cedează sau pune în comun electroni de valenţă astfel încât să-şi realizeze pe ultimul strat configuraţia stabilă a unui gaz rar

Regula octetului este respectată strict numai de elementele din perioada a doua a sistemului periodic.

LEGĂTURA IONICĂ

se realizează prin transfer de electroni de la atomii elementului cu caracter puternic electropozitiv la atomii elementului cu caracter puternic electronegativ; între ionii astfel formaţi se stabilesc forţe de atracţie electrostatică

formarea clorurii de sodiu NaCl:

¨ N H H H

¨ H O :

H

Cristalul ionic de NaCl

formarea clorurii de magneziu MgCl2 :

metal puternic electropositiv + nemetal puternic electronegativ compuşi

ionici: o NaCl = Na+Cl - o CaO = Ca+2O-2 o AlF3 = Al+3 + 3F - o K2S = 2K+ + S-2.

compuşi ionici formaţi din ioni poliatomici : o KOH = K+ + OH – o NH4Cl = NH4

+ + Cl – o Ba(NO3)2 = Ba+2 + 2NO3 – o Fe2SO4 = 2Fe+3 + 3SO4

-2 o Na3PO4 = 3Na+ + PO4

-3.

LEGĂTURA COVALENTĂ se realizează prin punerea în comun de electroni, adică prin întrepătrunderea,

suprapunerea a doi orbitali atomici, cu formarea unui orbital molecular; se realizează între atomi de electronegativitate apropiată

când doi atomi pun în comun 2 sau 3 electroni se realizeazează o legătură dublă, respeciv triplă, legături denumite generic multiple:

Legătuă simplă Legătură dublă Legătură triplă

LEGĂTURA COVALENTĂ NEPOLARĂ - se realizează între doi atomi identici cu caracter electronegativ, electronii puşi în comun aparţinând în egală măsură ambilor atomi molecule homonucleare diatomice: N2, O2, F2, Cl2 - în general de tip A2 molecule nepolare.

Formarea moleculei de clor:

Formarea moleculelor de azot, oxigen şi brom:

LEGĂTURA COVALENTĂ POLARĂ – se realizează între doi atomi cu

caracter electronegativ diferit, electronii puşi în comun fiind deplasaţi spre atomul mai electronegativ molecule heteronucleare, în varianta cea mai simplă diatomice de tip AB HF, HCl, FCl cu moment dipolar permanent

molecule polare: Formarea moleculei de clorură de hidrogen (acid clorhidric)

Formarea moleculei de apă:

Formarea moleculei de amoniac:

Formarea moleculei de dioxid de carbon

Formarea moleculei de acid cianhidric

Formarea moleculei de acid sulfuric

LEGĂTURA COVALENTĂ COORDINATIVĂ - se realizează prin punerea în comun de electroni proveniţi de la un singur atom, de fapt întrepătrunderea unui orbital dielectronic al donorului de electroni, cu un orbital gol al acceptorului de electroni

Formarea ionului de hidroniu H2O: + H + ⎯⎯→ H3O + D A

Formarea ionului de amoniu :NH3 + H+ ⎯⎯→ NH4

+ D A

Formarea ionului complex de diamminargint (I): Ag+ + 2 :NH3 ⎯⎯→ [H3N → Ag+ ← NH3]+

LEGĂTURA METALICĂ realizată între atomii de metal într-un cristal metalic prin contopirea orbitalilor

stratului exterior, rezultând astfel orbitali extinşi pe toţi atomii din cristalul metalic, care sunt de fapt „cationi” metalici; nivelele superioare de energie se contopesc formând benzi de energie → electronii sunt comuni întregului cristal → se explică astfel proprietăţile caracteristice ale metalelor: conductibilitate termică şi electrică, luciu metalic, opacitate.

INTERACŢII INTERMOLECULARE

forţe slabe de atracţie între molecule: forţe de dispersie, London – se exercită între toate tipurile de molecule (polare

sau nepolare):

interacţii dipol-dipol – atracţia electrostatică stabilită între polii de semn contrar ai moleculelor polare

legături de hidrogen - se formează între molecule polare care conţin atomii de hidrogen legaţi de atomi ai elementelor din perioada a doua, cu caracter puternic electronegativ (legătură hidrogen-element puternic polară) – de exemplu între moleculele de apă:

VALENŢĂ numărul care indică câţi atomi de hidrogen poate lega atomul unui element

sau pot fi înlocuiţi în molecula unui compus; arată capacitatea de combinare a unui atom, determinată de numărul de electroni cedaţi, acceptaţi sau puşi în comun de atomul respectiv când se combină cu alţi atomi (electrovalenţă sau covalenţă):

o în acidul clorhidric, HCl, Cl este monovalent (ClI sau Cl-1); în clorura de sodiu, NaCl, Na este monovalent (NaI sau Na+1)

o în apă, H2O, O este divalent (OII sau O-2); în oxidul de calciu,CaO, Ca este divalent (CaII sau Ca+2)

o în amoniac, NH3, N este trivalent (NIII sau N-3); în tribromura de azot, NBr3, Br este monovalent (BrI sau Br -) iar N este trivalent (NIII sau N+3)

o în metan, CH4, C este tetravalent (CIV sau C-4); în dioxidul de carbon, CO2, O este divalent (OII sau O-2)

NUMĂR DE OXIDARE, N.O.

este o alternativă la noţiunea de valenţă, mai generalizată, reprezentând numărul de electroni implicaţi de un atom în formarea legăturilor chimice

este sarcina formală atribuită unui element într-o combinaţie, în raport cu caracterul său electrochimic: • semnul „+” este utilizat în cazul electronilor cedaţi sau puşi în comun şi

deplasaţi de la atomul considerat spre un atom mai electronegativ • semnul „-” este utilizat în cazul electronilor acceptaţi sau puşi în comun şi

deplasaţi spre atomul considerat reguli pentru determinarea N.O. în compuşi simpli:

• se atribuie atomilor în stare elemmentară N.O. zero • N.O. al metalelor alcaline în compuşi este întotdeauna +1 • N.O. al metalelor alcalino – pământoase în compuşi este întotdeauna +2 • N.O. al fluorului în compuşi este întotdeauna -1 • N.O. al hidrogenului este de obicei +1, cu excepţia hidrurilor • N.O. al oxigenului este de obicei -2, cu excepţia peroxizilor metalelor

alcaline şi alcalino – pământase (O22 – când N.O. este -1), superoxizilor

metalelor alcaline (O21 – când N.O. este -1/2) şi compuşilor fluorului (când

este pozitiv – în OF2 N.O.este +2!) • N.O. al metalelor în compuşi este întotdeauna pozitiv, deci N.O. minim al

metalelor este zero! • N.O. maxim (pozitiv) pentru un element în compuşi nu depăşeşte de obicei

numărul grupei • N.O. minim (negativ) pentru un metal sau un semimetal (metaloid) în

compuşi este egal cu: (8 – numărul grupei) • Suma algebrică a N.O. de oxidare ale tuturor elementelor dintr-o specie

chimică este egală cu sarcina speciei chimice respective (zero în cazul moleculelor sau sarcina ionului în cazul unui cation sau anion).

Element Grupa N.O. max. N.O. min. Ca II A = 2 +2 CaO 0 Ca Mn Cl

VII B = 7 VII A = 17

+7 KMnO4 +7 HClO4

0 Mn -1 NaCl

Cr S

VIB = 6 VI A = 16

+6 K2Cr2O7 +6 H2SO4

0 Cr -2 H2S

N V A = 15 +5 HNO3 -3 NH3

Atomi dintr-un compus monoelementar

N.O. = 0 Na0, O20, Ne0

Atomi din compuşi polielementari:

––– atomi de hidrogen

––– atomi de oxigen

––– atomi de metal

N.O. = +1 în majoritatea cazurilor N.O. = -1 mai rar N.O. = -2 în majoritatea cazurilor N.O. = -1 mai rar N.O. = -1/2 N.O. = valenţa

H+1Cl, H2

+1S (faţă de elemente mai electronegative decât H) NaH-1, CaH2

-1 (faţă de elemente mai electropozitive decât H) H2O-2, Al2O3

-2, H2SO4-2

H2O2

-1 H-O-1-O-1-H (în legăturile dintre atomi identici electronii aparţin în egală măsură acestor atomi) KO2 = superoxid de potasiu Zn+2O, Fe+3Cl3

Ioni simpli N.O. = sarcina electrică Na+F-, Cr2+3S3

-2

Ioni compuşi Suma tuturor N.O.= = sarcina electrică

H3O+ → [H3+O-2]+

NO3- → [N+5O3

-2] -

Molecule Suma tuturor N.O.= = 0 NH3 → [N-3H3+1]0

H3PO4 → [H3+P+5O4

-2]0

Grupări de atomi neutre d.p.d.v. electric din moleculele compuşilor organici

Suma tuturor N.O. = 0 H3C – CH3 [C-3H3+1]0

etan H3C-CH2-CH3 [C-2H2

+1]0 propan

CLASIFICAREA SUBSTANŢELOR 1 după puritate 2 după structură 3 după proprietăţile substanţelor

1. Clasificarea substanţelor după puritate:

Substanţă pură • formată din acelaşi tip de particule (unităţi structurale) • proprietăţile fizice au, în condiţii date, valori constante constante

fizice • exemplu: oxigenul - alcătuit numai din molecule de O2; dioxidul de

azot – alcătuit din molecule de NO2; clorura de sodiu – alcătuită din unităţi structurale compuse fiecare din câte un ion de Na+ şi un ion de Cl -.

Amestec de substanţe • sistem format din două sau mai multe substanţe care nu reacţionează

între ele • exemplu: soluţia apoasă de glucoză – molecule de glucoză şi molecule

de apă; aerul – molecule de azot, molecule de oxigen şi alte particule.

2. Clasificarea substanţelor după structură:

SUBSTANŢĂ PARTICULE CHIMICE

LEGĂTURA DINTRE PARTICULE

INTERACŢII REŢEA

SUBSTANŢE SALINE

Clorură de sodiu

Cationi şi anioni Na+ şi Cl -

Legătură ionică

Forţe de atracţie electrostatică

Reţea ionică

SUBSTANŢE METALICE

Cuprul

„Cationi” şi electroni

Legătură metalică

Forţe de atracţie electrostatice

Reţea metalică

SUBSTANŢE MOLECULARE

Iodul

Molecule I – I I2

Legătură covalentă între atomi

molecule

Forţe intermoleculare

Reţea moleculară

SUBSTANŢE POLIMERE

Tip diamant Diamantul

Atomi C

Legătură covalentă

Legături atomice

Reţea atomică

3. Clasificarea substanţelor după proprietăţi tipuri de substanţe

simple şi combinaţii anorganice : SUBSTANŢE SIMPLE: metale, nemetale şi semimetale COMBINAŢII CHIMICE: oxizi, acizi, baze, săruri

METALELE au electronii de valenţă situaţi

într-un orbital s - metalele din blocul s: grupele IA (1) şi IIA (2) într-un orbital p - metalele din blocul p: grupele IIIA (13) – VIIIA (18) într-un orbital d - metalele tranziţionale din blocul d: grupele IIIB (3) – VIIIB (8,9

10) – IB (11) şi IIB (12) într-un orbital f - metalele de tranziţie internă, din blocul f: lantanidele din perioada a

şasea şi actinidele din perioada a şaptea. NEMETALELE au electronii de valenţă în număr de 3-8 şi electronul distinctiv într-

un orbital p. Se găsesc în sistemul periodic al elementelor în: blocul p, în grupele IIIA (13) – VIIIA (18) deasupra liniei în zig zag (îngroşată) blocul s - primele două elemente ale sistemului periodic, hidrogenul H (1s1) şi heliul,

He (1s2) au electronul distinctiv într-un orbital s. Cel mai adesea hidrogenul figurează în grupa IA (1), iar heliul în grupa VIIIA (18), fiind un gaz nobil.

SEMIMETALELE: B, Si, Ge, As, Sb, Se, Te au proprietăţi mixte metalice şi

nemetalice. Proprietăţi fizice generale ale principalelor tipuri de

substanţe simple

METALE SEMIMETALE NEMETALE caracter electropozitiv caracter electronegativ formează oxizi bazici formează oxizi amfoteri sau

slab acizi formează oxizi acizi

au conductibilitate electrică şi termică ridicată

au conductibilitate electrică şi termică moderată (sunt semiconductori)

sunt izolatori

rezistenţa lor electrică creşte cu creşterea temperaturii

rezistenţa lor electrică scade cu creşterea temperaturii

rezistenţa lor electrică nu depinde de temperatură

sunt maleabile şi ductile sunt casante nu sunt nici maleabile, nici ductile

compuşii lor: halogenuri, oxizi, hidruri, nu sunt volatili, au puncte de topire mari

compuşii lor: halogenuri, oxizi, hidruri, sunt volatili, au puncte de topire scăzute

compuşii lor: halogenuri, oxizi, hidruri au puncte de topire joase

Proprietăţile chimice ale elementelor sunt determinate de:

structura electronică şi electronegativitatea atomilor

determină reactivitatea chimică cu cât este mai mare electronegativitatea unui element, cu atât este mai

accentuat caracterul său oxidant, respectiv cu atât este mai redus caracterul său reducător .

în general metalele sunt reducători, iar nemetalele oxidanţi; unele nemetale (H2, C, Si) cu electronegativitate redusă sunt utilizate frecvent ca reducători.

structura substanţelor simple natura şi tăria legăturilor dintre atomii substanţelor simple determină

reactivitatea chimică a acestor specii şi condiţiile de reacţie. condiţiile de reacţie

pot favoriza o reacţie care, în absenţa axestor condiţii nu ar avea loc pot determina şi conduce acelaşi sistem de reactanţi în condiţii diferite la

căi diferite de reacţie, deci la formarea unor unor produşi de reacţie diferiţi.

TIPURI DE COMBINAŢII CHIMICE

COMBINAŢII BINARE

HIDRURI – combinaţii ale elementelor cu hidrogenul, cu structură covalentă

(cele ale nemetale mai electropozitive ca hidrogenul sau cu unele metale) sau ionică (cele ale metalelor puternic electropozitive).

HALOGENURI – combinaţii ale elementelor cu halogenii, covalente (cele ale nemetalelor sau cele ale unor metalele tranziţionale) sau ionice (cele ale metalelor puternic electropozitive); unele gaze rare nu formează halogenuri: He, Ne, Ar.

OXIZI – compuşi ai elementelor cu oxigenul, de tip covalent, ionic sau intermediar.

SULFURI - compuşi ai elementelor cu sulful, de tip covalent, ionic sau intermediar.

Arseniuri, siliciuri, carburi, etc.

COMBINAŢII TERNARE

HIDROXIZI – substanţe compuse din atomi (ioni) metalici şi un număr de ioni hidroxid corespunzător valenţei metalului: Mn+(OH)n. • NaOH – hidroxid de sodiu, Ca(OH)2 – hidroxid de calciu, Al(OH)3 – hidroxid

de aluminiu, etc. OXOACIZI – substanţe compuse din atomul unui nemetal sau metal la stare de

oxidare superioară, atomi de oxigen şi unul sau mai mulţi atomi de hidrogen ionizabili: HnEOm. • HNO3 – acid azotic, H2SO4 – acid sulfuric, H3PO4 – acid fosforic, etc.

SĂRURI – substanţe care în soluţie apoasă sau în topitură pun în libertate ioni de metal şi de radical acid; rezultă în urma reacţiilor de neutralizare (acid + bază) Mn+

m(A)m-n :

• NaCl – clorură de sodiu, KNO3 – azotat de potasiu, CaSO4 – sulfat de calciu, AlPO4 – fosfat de aluminiu, etc.

ACID

substanţă (molecule sau ioni), care în interacţiunea cu o bază (adesea o moleculă de apă) cedează ioni de hidrogen (protoni) – donor de protoni - H2O, HCl, H2SO4, H3PO4, CH3COOH, H3O+, NH4

+, HSO4-, HPO4

2- etc.

BAZĂ substanţă (moleculă sau ioni), care în interacţiunea cu un acid (adesea o moleculă

de apă) acceptă ioni de hidrogen (protoni) – acceptor de protoni – H2O, NH3, HO - SO4

2-, H2PO4-, CH3COO-, [Fe(OH)(H2O)5]2+, etc.

SUBSTANŢE AMFOTERE

specii chimice care, în funcţie de partenerul de reacţie, reacţionează ca acizi sau ca baze. Astfel, aceste substanţe, amfoliţii, se comportă ca acizi faţă de baze, respectivi ca baze faţă de acizi: H2O, HSO4

-, H2PO42-, HPO4

-, Be(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, etc.

COMBINAŢII COMPLEXE

combinaţii de ordin superior alcătuite dintr-un generator de complex care este

atomul (ionul) central (de obicei metal = M) şi un număr (de obicei egal cu numărul de coordinaţie = N.C.) de specii chimice donoare de electroni (atomi, ioni molecule), adică liganzi (L) [MLNC]. • K3[Fe(CN)6] – hexacianoferat (III) de potasiu • [Cu(NH3)4]SO4 – sulfat de tetraaminocupru (II) • Na[Al(OH)2(H2O)4] – diaquatetrahidroxoaluminat (III) de sodiu.