21

3. CHEMINIAI RYIAI Teorin dalis

Cheminis ryys atsiranda sveikaujant elektriniams laukams, kuriuos sukuria besijungiani atom elektronai ir branduoliai.

Cheminiai ryiai apibdina jungt tarp jon ir atom molekulje. Jie susidaro veikiant traukos jgoms, nuo j labai priklauso chemins ir fizins mediag savybs. Cheminis ryys yra elektronins prigimties. J sudaro prieing krypi sukini elektronai, jungiantys kelis atomus bendr visum. Ryiai skirstomi jonin, kovalentin (nepolin bei polin), koordinacin, vandenilin ir metalikj.

Joninis ryys susidaro tarp toki dviej element atom, kurie turi didel elektrini neigiamum skirtum, t. y. kuri vienas links elektronus atiduoti, o kitas prisijungti. is ryys susidaro dl elektrostatini traukos jg tarp prieingai kraut jon, susidariusi pereinant elektronui i vieno atomo kit. Pvz.:

Na Na+ + ,

Cl + Cl ,

Na+ + Cl NaCl.

Siekdamas gauti stabili energetin bsen (oktet), Na atomas

atiduoda vien valentin elektron chloro atomui ir virsta teigiamuoju Na+ jonu. Cl atomas, prisijungs elektron, tampa neigiamuoju Cl- jonu. Tuomet kiekvienas jonas turi visikai upildyt iorin elektron sluoksn. Susijungus jonams, susidaro natrio chlorido molekul (NaCl).

Joniniai junginiai susidaro tik tuomet, kai jungiasi tipiki metalai (IA ir IIA grups elementai) ir nemetalai (VIA ir VIIA grups elementai).

Elektronus praranda metalai, prijungti juos gali tik tipiniai nemetalai: F, Cl, Br, J. Joninis ryys bdingas armams ir druskoms.

Kovalentinis ryys susidaro, kai elektronai ne pereina i vieno atomo kit (kaip joninio ryio atveju), o sudaro vien bendr

22

besijungiantiems atomams elektron por arba kelet j. Toks ryys susidaro tarp vienod nemetal atom (H2, Cl2) ir element (nemetal), kuri chemins savybs panaios (HCl, CH4) ir kurie turi nesuporuotuosius (skirting sukimosi krypi) elektronus.

Kai jungiasi vienos ries atomai, bendroji elektron pora yra vienodai traukiama abiej branduoli ir yra simetrikai isidsiusi abiej branduoli atvilgiu. Toks kovalentinis ryys vadinamas nepoliniu. Pvz.: H+ + H+ H H (H2 molekul) arba

H + H H :::: H.

Sudaranti ry bendra elektron pora gali bti ymima takais, kaip pavyzdyje, arba brkneliu, H-H. Kovalentinis nepolinis ryys yra H2, Br2, O2, N2 ir panaiose molekulse.

Kai jungiasi vienas su kitu skirtingo elektrinio neigiamumo element atomai, bendroji elektron pora yra pasislinkusi ariau vieno atomo, turinio didesn elektrin neigiamum, branduolio pusn. Dl to elektriniai krviai molekulje pasiskirsto nevienodai. Kovalentinis ryys, sudarytas elektron poros, nesimetrikai isidsiusios abiej branduoli lauke, vadinamas poliniu. Pvz.: anglies atomas ioriniame energijos lygyje turi keturis elektronus (), vandenilis vien elektron (x), metano CH4 molekulje susidaro keturios bendros elektron poros:

H x

C + 4H x HCH xx ; CH4

x H

CH4 molekulje ryys tarp atom C H yra kovalentinis polinis, o

molekul nepolin, nes joje yra keturios simetrikai isidsiusios

23

jungtys. Kovalentiniai poliniai ryiai yra HCl, HF, H2O, H2S, NH3, PF3 ir kitose molekulse.

Koordinacinis ryys tai vienas i kovalentinio ryio atmain. Jam susidaryti padeda elektron pora, priklausanti vienam i reakcijoje dalyvaujani atom. Nauj elektron por ia nesusidaro.

Pavyzdys NH3 jungimosi su HCl reakcija. Tiek amoniako, tiek druskos rgties molekuls neutralios. Vandenilio atomas turi vien valentin elektron, azoto atomas penkis valentinius elektronus. Trys azoto atomo elektronai su trimis vandenilio atomais sudaro tris elektron poras, t. y. kovalentin ry, o viena elektron pora, priklausanti tiktai azoto atomui, lieka laisva:

H . .

:::: N :::: H.

. .

H i elektron pora gali sudaryti kovalentin ry su kit element

atomais, turiniais laisvus, valentiniais elektronais neupildytus energijos lygmenis.

_ _

H H + . . . . . . . .

H :::: N :::: + H :::: Cl :::: H :::: N :::: H :::: Cl ::::-. . .

. .

. .

. .

H H Amoniako molekulje kovalentin ry sudaro trys azoto atomo p

elektronai ir trij vandenilio atom s elektronai. Susidariusios trys elektron poros skrieja aplink abiej atom branduolius. Druskos

24

rgties molekulje vienintelis vandenilio elektronas su vienu chloro elektronu sudaro elektron por, skriejani aplink abiej atom branduolius, t. y. kovalentin ry. Dl to lieka laisvas vandenilio atomo elektrono energijos lygmuo. Jungiantis amoniakui su druskos rgtimi, laisvieji azoto atomo elektronai upildo laisv vandenilio atomo energijos lygmen ir sudaro koordinacin protono bei azoto atomo chemin ry.

Atomas arba jonas, turintis ioriniame energijos lygmenyje laisv elektronin por, sudarani koordinacin ry, vadinamas donoru, o atomas arba jonas, priimantis savo iorin energijos lygmen i por, vadinamas akceptoriumi. Todl koordinacinis ryys dar vadinama donorine-akceptorine.

Cheminiams junginiams, turintiems koordinacin ry, priklauso kompleksiniai junginiai. Tai mediagos, kuriose atomai arba j grups susijung koordinaciniu ir joniniu ryiu. Pavyzdiui, [Cu(NH3)4]SO4 (vario tetraamoniako sulfato) molekulje Cu atomas susijungs su

amoniaku koordinaciniu ryiu, o kompleksinis jonas su 24SO anijonu joniniu ryiu. Koordinacinis ryys susidaro ir hidroksonio jone H3O

+. Vandenilinis ryys tai ryys, susidarantis tarp vienos molekuls

vandenilio atom ir kitos molekuls didelio elektrinio neigiamumo elemento (O, N, F ir kt.) atom.

Vienintelis vandenilio atomo elektronas gali sudaryti tik vien kovalentin ry. Taiau, jeigu tas ryys labai polikas, pavyzdiui, vandenilio junginiuose su didelio elektrinio neigiamumo elementais (F, O, N), tai vandenilio atomas gyja tam tikr teigiam krv. Tada kito atomo elektronai gali priartti prie protono ir sudaryti vandenilin ry (...).

H F H F.

Manoma, kad vandenilio jonas, atidavs savo vienintel elektron,

turi laisv orbital, t. y. elgiasi kaip akceptorius, o didesnio neigiamojo elektringumo atomas elgiasi kaip elektron donoras, todl vandeniliniais ryiais molekuls jungiasi dimerus ir sudtingesnius asociatus.

25

O H O H. | | H H Dl to, kad vandeniliniu ryiu vandens molekuls yra

susijungusios sudtingesnius asociatus, vanduo turi auktesn virimo ir lydymosi temperatras bei didesn garavimo ilum nei kiti analogiki junginiai.

Tiek vandens, tiek vandenilio fluorido, amoniako, alkoholi, organini rgi ir kt. jungini molekuls vandeniliniu ryiu yra susijungusios sudtingesnes linijines, akotsias ar iedines struktras. Vandenilinis ryys nra tvirtas, jis gerokai silpnesnis nei kovalentinis ar joninis.

Metalikasis ryys. Metalai yra geri elektros ir ilumos laidininkai, plastiki, auktos lydymosi ir virimo temperatros. Dl savo vidins struktros metalai, iskyrus Hg, prastinmis slygomis yra kristalins mediagos. J gardelse taisyklingai isidst teigiamieji jonai, o tarp j juda elektronai. Daugelio nesuadintosios bsenos metal valentinse orbitalse yra palyginti nedaug elektron. Todl metal atomuose yra daug laisvj orbitali, kurios susinrusios su gretim atom laisvosiomis orbitalmis sudaro daugiacentrines atomines orbitales, apimanias vis metalo kristal. Taigi valentiniai elektronai yra susij ne su vienu branduoliu, o yra bendri visiems metalo atomams ir laisvai juda visame metalo tryje. i laisvj elektron ir atom teigiamj jon elektrostatin sveika ir lemia stiprias ryio jgas tarp metal atom, bdingas metalikajam ryiui. Metalikasis ryys bdingas tik kietosios ir skystosios bsenos metalams. Visos dujins ir gar bsenos mediagos susijusios kovalentiniais ryiais. Metalikasis ryys panaus kovalentin tuo, kad j sudaro valentiniai elektronai, bet skiriasi tuo, kad metalikajame ryyje elektronai bendri visiems atomams (kovalentiniame tik dviem ry sudarantiems atomams). Dl bendro elektron judjimo metalai tempiami, gniudomi, lenkiami ar kitaip mechanikai veikiami nepraranda vientisumo.

26

Pavyzdys Nustatykite, kokie cheminiai ryiai yra junginiuose CoCl2, H2,

HBF4. Paaikinkite j susidarym. Sprendimas CoCl2 kobalto chloridas. Kobaltas metalas, chloras

nemetalas, jiems reaguojant, kobalto atomai netenka elektron, susidaro kobalto jonai. Tuos elektronus prijungia chloro atomai, sudarydami chloro jonus:

Co Co2+ + 2,

2Cl + 2 Cl2 .

Prieing krvi jonai, susijungdami joniniu ryiu, sudaro kobalto

chlorido molekul:

Co2+ + Cl2 = CoCl2. H2 vandenilio molekul. Vandenilio atome yra vienas elektronas.

Susitikus dviem prieingos krypties elektronus turintiems vandenilio atomams, susidaro abiem atomams bendra elektron pora. Du vandenilio atomai susijungia kovalentiniu nepoliniu ryiu:

H + H H H. HBF4 fluorboratin rgtis susidar reaguojant boro fluoridui su

fluoro vandeniliu: BF3 + HF = HBF4. Boro fluoride tarp boro ir fluoro yra kovalentinis ryys, kuris

susidar fluorui ir borui duodant po vien elektron bendroms (trims) elektron poroms sudaryti, lieka laisva boro orbital.

27

F xx x

B

+

3

x

F xx

=

F x

B

xx x F Fluoro vandenilyje ryys tarp fluoro ir vandenilio taip pat

kovalentinis, j sudaro bendra vandenilio ir fluoro elektron pora, lieka nepanaudotos jungiai sudaryti elektron poros.

xx xx

H

+

x

F xx

=

H x

F xx

xx xx Boro fluoride laisva boro orbital paima fluoro elektron por ir

tarp j fluorboratinje rgtyje susidaro koordinacinis ryys.

Udaviniai 1. Kokie ryiai yra NH4Cl molekulje? Ivardykite ryius ir

paaikinkite j susidarym.

2. Kokie ryiai yra cheminiuose junginiuose: KCl, SO2, H2? Paaikinkite j susidarym.

3. Inagrinkite cheminius ryius junginiuose: CO2, Cl2, FeCl2. Paaikinkite j susidarym.

4. Kokie ryiai yra cheminiuose junginiuose: CuBr2, Br2, K2Se? Paaikinkite j susidarym.

5. Pateikite jungini, kuriuose yra kovalentinis polinis ir joninis ryiai, pavyzdi. Paaikinkite ryi susidarym.

6. Kuriame junginyje yra joninis, kuriame kovalentinis polinis ryys: AlCl3, NH3? Paaikinkite j susidarym.

28

7. Kuriame junginyje yra kovalentinis nepolinis, kuriame joninis ryys: CuO, O2? Paaikinkite j susidarym.

8. Tarp kuri molekuli susidaro vandenilinis ryys: H2SO4, HF, H2? Paaikinkite vandenilinio ryio atsiradimo prieast.

9. Kokie cheminiai ryiai susidaro reaguojant vandeniliui su chloru? Uraykite susidaranius junginius ir paaikinkite ryius.

10. Tarp kuri molekuli susidaro vandenilinis ryys: NaOH, H2O, CH4? Paaikinkite vandenilinio ryio susidarymo prieast.

11. Kokie cheminiai ryiai susidaro tarp anglies ir vandenilio metane (CH4) ir tarp chloro ir vandenilio chloro vandenilyje (HCl)?

12. Nurodykite, kokie ryiai yra junginiuose: SO3, FeCl3, N2. Paaikinkite j susidarym.

13. Inagrinkite, kokie cheminiai ryiai yra junginiuose: HF, F2, KF.

14. Inagrinkite, kokie cheminiai ryiai yra junginiuose: H2O, SO2, NH3.

15. Inagrinkite chemini ryi pobd junginiuose: ZnCl2, CCl4.

16. Nurodykite ryius, kurie yra cheminiuose junginiuose: NiBr2, SiO2. Paaikinkite j susidarym.

17. Kokie cheminiai ryiai susidaro reaguojant aliuminiui su chloru ir vandeniliui su jodu? Uraykite reakcijas ir paaikinkite ryi susidarym.

18. Inagrinkite, kokie cheminiai ryiai yra junginiuose: Li2S, J2, KBr?

19. Kuriame junginyje yra kovalentinis polinis, kuriame kovalentinis nepolinis ryys: SO2, Cl2? Paaikinkite, kodl?

20. Pateikite jungini, kuriuose yra kovalentinis nepolinis ir koordinacinis ryys, pavyzdi. Paaikinkite j susidarym.

29

4. KOMPLEKSINIAI JUNGINIAI Teorin dalis

Kompleksiniais junginiais vadinami junginiai, kuriuos sudaro daugiau ar maiau patvars kompleksiniai jonai ar molekuls, galintys egzistuoti ir tirpalo, ir kristal pavidalu.

Kompleksini jungini sandara

Kompleksiniai junginiai gaunami jungiantis neutralioms molekulms, pvz.:

NH3 + HCl [NH4]Cl,

CuCl2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]Cl2.

Kompleksiniai junginiai gali turti: 1) kompleksin katijon, pvz., [Co(NH3)6]Cl3, 2) kompleksin anijon, pvz., Na3[Co(NO2)6], 3) kompleksin katijon ir anijon, pvz., [Ni(NH3)6]2[Fe(CN)6], 4) kompleks neelektrolit, pvz., [Co(NH3)3(NO2)3],

[Pt(NH3)2Cl4]. Kompleksini jungini sandar aikina koordinacin teorija.

Remiantis ja, kompleksinis junginys sudarytas i vidins ir iorins koordinacini sfer.

Komplekso vidin koordinacin sfera susideda i kompleksadario ir ligand. Formulse vidin komplekso sfera ymima lautiniais skliausteliais.

Kompleksini jungini kompleksadaris uima centrin viet. Kompleksadariu bna:

1) metal jonai, pvz.: Ag+, Cu2+, Co3+, Ni2+, Fe2+, Pt4+ ir kt., 2) metal, priklausani d elementams, neutrals atomai, pvz.: Cr,

Mn, Fe, Re, Mo, 3) nemetal jonai, pvz.: B3+, N3+, Si4+, P5+, S6+.

30

Ligandai (adendai) isidsto aplink kompleksadar. Ligandais bna:

1) neigiami jonai, pvz.: OH , Cl , F , 2NO , CN , 23CO ir kt.,

2) polins molekuls, pvz.: H2O, NH3, NO, CO, PH3 ir kt., 3) linkusios poliarizuotis molekuls, pvz.: (CH2)2(NH2)2

etilendiaminas ir kt. Koordinacinis skaiius tai skaiius, rodantis, kiek ligand

susijung su kompleksadariu. inomi vairs koordinaciniai skaiiai: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12. Daniausiai pasikartoja ie:

6 Co2+, Co3+, Fe2+, Fe3+, Pt4+, Ni2+, Cr3+ jonams,

4 Cu2+, Pt2+, Zn2+, Hg2+, Au3+, Cd2+ jonams.

Koordinacinis skaiius visada didesnis u kompleksadario

valentingum. Komplekso iorin koordinacin sfer sudaro jonai, esantys

toliau nuo kompleksadario. Formulse tai jonai, esantys u lautini skliaust. Pvz., junginio K4[Fe(CN)6]:

1) komplekso vidin koordinacin sfera ( ) 46]CNFe[ , 2) kompleksadaris Fe2+,

3) ligandai (adendai) CN , 4) koordinacinis skaiius 6, 5) komplekso iorin koordinacin sfera 4K+. inant koordinacins teorijos pagrindinius teiginius, galima

sudaryti kompleksini jungini formules, rasti kompleksadario krv ir koordinacin skaii. P a v y z d i a i

1 pavyzdys Sudaryti i CrCl3, KCl, 2NH3 kompleksin jungin. Chromo

koordinacinis skaiius lygus 6.

31

Sprendimas

K[CrCl4(NH3)2].

2 pavyzdys Parayti kompleksinio junginio [Ni(NH3)6]SO4 susidarymo

reakcij. Sprendimas

NiSO4 + 6NH3 [Ni(NH3)6]SO4.

Kontroliniai klausimai

1. Kokie junginiai vadinami kompleksiniais? 2. Kaip gaunami kompleksiniai junginiai? 3. Kaip gali bti sudaryti kompleksiniai junginiai? 4. Kas yra kompleksinis katijonas? 5. Kas yra kompleksinis anijonas? 6. Kas yra kompleksinis neelektrolitas? 7. Kas sudaro kompleksini jungini: a) vidin koordinacin sfer, b) iorin koordinacin sfer? 8. Kas yra kompleksadaris? 9. Kas gali bti kompleksadariu? 10. Kas yra ligandai (adendai)? 11. Kas gali bti ligandais? 12. K rodo kompleksadario koordinacinis skaiius? 13. Koks daniausiai bna koordinacinis skaiius? 14. Panagrinkite pateikt jungini sandar:

H2[SiF6]; [Cu(NH3)4](OH)2; [Pt(NH3)4(H2O)2]Cl4, [Co(NH3)4Cl2]Cl; [Cu(NH3)4] [PtCl4]; [Ni(CO)4].

15. I pateikt jungini sudarykite kompleksinius junginius: a) Co(NO2)2, 2KNO2, 2HNO2. Kobalto koordinacinis skaiius 6;

32

b) CuSO4, 4NH3. Vario koordinacinis skaiius 4; c) PtCl4, 2KCl. Platinos koordinacinis skaiius 6.

Dvigubosios druskos. Kompleksini jungini disociacija

Kompleksini jungini grupei priskiriamos dvigubosios druskos, pvz., KAl(SO4)2, ir kristalohidratai, pvz., CuSO4 5H2O. Dvigubosios druskos yra labai nepatvars kompleksiniai junginiai. Pagrindinis skirtumas tarp dvigubj ir kompleksini drusk yra tas, kad dvigubosios druskos vandenyje disocijuoja visus jas sudaranius jonus. Pvz.:

KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 24SO2 .

Kompleksiniai junginiai vandenyje disocijuoja kompleksin jon ir jonus, esanius iorinje koordinacinje sferoje. Pvz.:

K3[Fe(CN)6] 3K+ + ( ) 36 ]CNFe[ ,

[Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH3)2]+ + Cl .

Tirpal skiediant vandeniu, kompleksini jungini disociacijos

laipsnis didja.

Kontroliniai klausimai 1. Kokia jungtis vadinama koordinacine (donorine-akceptorine)? 2. Kaip aikinamas koordinacins jungties susidarymas? 3. Kas gali bti donoru? 4. Kas gali bti akceptoriumi? 5. Kokie junginiai vadinami dvigubosiomis druskomis? 6. Kaip disocijuoja dvigubosios druskos? 7. Kaip disocijuoja kompleksiniai junginiai?

33

8. Kaip kinta kompleksinio junginio disociacijos laipsnis, skiediant tirpal vandeniu?

9. Parayti i jungini disociacijos lygtis:

[Cu(NH3)4]Cl2; (NH4)2[Co(CNS)4],

K[CrCl4(NH3)2]; Fe(NH4)(SO4)2.

Kompleksinio jono ir kompleksadario krvio skaiiavimas

1. Kompleksinio jono krvis lygus kompleksadario ir ligando krvi

algebrinei sumai. Pvz.:

( ) +243 ]NHCu[ , 14 ]BF[ , ( ) 0234 ]NHPtCl[ , +2+0 = +2. +3+(4) = 1. +4+(4)+0 = 0.

2. Apie kompleksinio jono krv galima sprsti i iorinje

koordinacinje sferoje esani jon krvi (r. kompleksini jungini disociacijos lygtis). Kompleksadario krvis skaiiuojamas pagal bendr taisykl:

jungin sudarani element krvi algebrin suma turi bti lygi nuliui. Pvz.: K[Co(NH3)2(NO2)4],

+1+x+0+(4)=0,

x=41=3.

P a v y z d i a i

1 pavyzdys Rasti kompleksiniame junginyje K3[Fe(CN)6] kompleksadario

krv ir koordinacin skaii.

34

Sprendimas Koordinacinis skaiius rodo, kiek neutrali molekuli arba

neigiam jon yra prisijungs centrinis atomas (kompleksadaris). iuo

atveju kompleksadaris (Fe) yra prisijungs 6CN jonus. Vadinasi, Fe koordinacinis skaiius lygus 6.

Kompleksadario krvis nustatomas remiantis tuo, kad kompleksiniame junginyje teigiam krvi suma lygi neigiam krvi sumai, t. y. kompleksinis junginys yra elektrikai neutralus. Taigi:

K3[Fe(CN)6]

+13+x+(1)6=0, x = +3.

2 pavyzdys Inagrinti kompleksin jungin:

[Ru(OH)2(H2O)4] Cl2

ir parayti jo disociacijos reakcijos lygt.

Sprendimas Kompleksadaris iame junginyje Ru jonas. Kompleksadario

koordinacinis skaiius 6, kadangi is yra prisijungs 6 ligandus

(du OH jonus ir 4 neutralias vandens molekules). Nustatome kompleksadario krv:

x+(1)2+04+(1)2=0, x = +4.

Vadinasi, kompleksadaris yra Ru4+ jonas. Disociacijos lygtis:

[Ru(OH)2(H2O)4]Cl2 [Ru(OH)2(H2O)4]2+ + 2Cl .

35

3 pavyzdys Parayti kompleksinio junginio susidarymo reakcij i nurodyt

mediag:

KCN + Fe(CN)2 (CN ; 6).

Skliausteliuose nurodyti ligandai ir kompleksadario koordinacinis skaiius.

Sprendimas

I uduoties slygos matome, kad ligandai yra neigiami CN jonai, j kompleksadaris (Fe2+) prisijungs 6. Teigiami K+ jonai sudaro iorin kompleksinio junginio sfer. Taigi reakcijos lygtis:

4KCN + Fe(CN)2 K4[Fe(CN)6].

Kompleksinio junginio pavadinimas

Kompleksadario prijungt adend skaiiui ir iorinje koordinacinje sferoje esani jon skaiiui nurodyti vartojami graikiki skaii pavadinimai (mono, di, tri, tetra, penta, heksa ir kt.). Kompleksadario krvis ymimas romniku skaiiumi skliausteliuose (kompleksiniame katijone po kompleksadario, kompleksiniame anijone prie kompleksadar).

Jei junginyje yra kompleksinis katijonas sakomi prijungt ligand, kompleksadario (lietuvikai) ir iorinje koordinacinje sferoje esani jon pavadinimai. Pvz.:

[Ag(NH3)2]NO3 diamoniako sidabro (I) nitratas,

[Cu(NH3)4]Cl2 tetraamoniako vario (II) dichloridas.

Jei junginyje yra kompleksinis anijonas, sakomi iorins sferos

jon, prijungt ligand ir kompleksadario pavadinimai. Kompleksadario pavadinimas sudaromas prie kompleksadario lotyniko pavadinimo pridedant galn -atas. Pvz.:

36

K3[Fe(CN)6] trikalio heksaciano (III) feratas,

K2[PtCl4] dikalio tetrachloro (II) platinatas.

Kontroliniai klausimai

1. Kaip apskaiiuojamas kompleksinio jono krvis? 2. Kaip apskaiiuojamas kompleksadario krvis? 3. Kaip sudaromi pavadinimai:

a) jungini, kuriuose yra kompleksinis katijonas, b) jungini, kuriuose yra kompleksinis anijonas?

Udaviniai I. Inagrinti kompleksinius junginius (nurodyti kompleksadar, jo

krv, koordinacin skaii) ir parayti disociacijos reakcijos lygtis: 1. [Cu(NH3)4]SO4, 6. Na2[PtCl6],

2. [Co(NH3)6]Br3, 7. K[Au(CN)2],

3. K2[Co(SCN)4], 8. K[Co(NH3)2Cl4],

4. Na3[Co(NO2)6], 9. [Pt(NH3)4Cl2](NO3)2,

5. [Ag(NH3)2]Cl, 10. [Ru(OH)2(H2O)4]Cl4.

II. Parayti kompleksini jungini susidarymo i nurodyt mediag reakcij lygtis (skliausteliuose pateikiami ligandai ir kompleksadari koordinaciniai skaiiai):

11. KNO2 + Co(NO2)3 (NO2 ; 6),

12. NiCl2 + NH3 (NH3; 4),

13. KCN + Fe(CN)2 (CN ; 4),

14. KCN + Fe(CN)3 (CN ; 4),

37

15. BF3 + NaF (F ; 4),

16. PtCl4 + KCl (Cl ; 6),

17. AgCN + KCN (CN ; 2),

18. Au(CN)3 + KCN (CN ; 4),

19. SiF4 + HF (F ; 6),

20. Ru(OH)4 + KOH (OH ; 6).

38

5. TERMOCHEMIJA Teorin dalis

Chemini reakcij lygtys, kuriose nurodytas sistemos energijos pokytis, vadinamos termocheminmis lygtimis. ilumins energijos kiekis, isiskiriantis arba suvartojamas chemins reakcijos metu, vadinamas iluminiu efektu (reakcijos iluma).

Sudtins mediagos susidarymo iluma, arba standartine susidarymo entalpija, vadinamas ilumos kiekis, isiskiriantis ar suvartojamas susidarant i element vienam junginio moliui; ji ymima H0 kJ/mol. Elemento susidarymo ilum prasta laikyti lygia nuliui. Lavuazj ir Laplaso dsnis rodo, kad junginio susidarymo iluma lygi jo skilimo vienines mediagas ilumai, bet su prieingu enklu.

Reakcij, kurioms vykstant isiskiria iluma, iluminiai efektai laikomi neigiamais, pvz.:

H2 + 0,5O2 = H2O (d), H0 = 241,88 kJ.

Reakcij, kurioms vykstant sunaudojama iluma, iluminiai efektai

laikomi teigiamais, pvz.:

0,5N2 + 0,5O2 = NO, H0 = +90,4 kJ.

Reakcijos iluminis efektas, arba reakcijos entalpijos pokytis, apskaiiuojamas pagal Heso dsnio ivad: reakcijos entalpijos pokytis lygus reakcijos produkt standartini entalpij sumai be pradini mediag standartini entalpij sumos. Sumuojant standartinius entalpij dydius, jie dauginami i koeficient, esani reakcijos lygtyje prie atitinkam mediag, pvz.:

a AB + b CD = c AD + d CB,

AB, CD, AD, CB mediagos, a, b, c, d, mediag koeficientai lygtyje.

39

0H = (c 0ADH + d0CBH ) (a

0ABH + b

0CDH ),

0ABH ,

0ADH ,

0CDH ,

0CBH atitinkam mediag susidarymo

standartins entalpijos (standartins susidarymo ilumos).

P a v y z d i a i

1 pavyzdys Apskaiiuoti acetileno degimo reakcijos ilumin efekt, inant,

kad 0 HC 22H = 226,8 kJ/mol, 0

OH2H = 241,8 kJ/mol,

0CO2

H = 393,5 kJ/mol.

Sprendimas Paraome reakcijos lygt:

C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O. Uraome Heso dsnio ivad iai lygiai:

0H = (2 0CO2H +0

OH2H ) ( 0 HC 22H + 2,5

0O2

H ).

0O2

H = 0, kadangi tai vienin mediaga, tuomet

0H = (2 0CO2H +

0OH2

H ) 0 HC 22H .

0H = 2 (393,5) + (241,8) (226,8) = 1 255,6 kJ.

Ats.: acetileno degimo reakcijos iluminis efektas yra

0H = 1 255,6 kJ

40

2 pavyzdys Sieros degimo reakcijos

S + O2 SO2

iluminis efektas yra H0 = 297 kJ. Koks kiekis ilumos isiskirs, susidarant 3,2 g SO2 ?

Sprendimas

Kadangi 0H < 0, reakcija yra egzotermin. I reakcijos

S + O2 SO2

matome, kad, susidarant 1 moliui (vienas molis SO2 sveria 64 g) SO2, isiskyr 297 kJ ilumos. is ilumos kiekis ir yra molin SO2

susidarymo iluma ( 02SO

H = 297 kJ/mol). Susidarant 3,2 g SO2,

isiskirs ilumos:

64 g (SO2) 297 kJ, 3,2 g (SO2) x,

x = 85,1464

2,3297=

kJ.

Ats.: susidarant 3,2 g SO2 isiskirs 14,85 kJ ilumos. 3 pavyzdys Apskaiiuokite amoniako degimo reakcijos

2NH3 + 12

1O2 = N2 + 3H2O

ilumin efekt, kai vandens susidarymo iluma yra

41

0OH 2

H = 241,88 kJ/mol,

amoniako susidarymo iluma yra

0HN 3

H = 46,2 kJ/mol.

Sprendimas Uraome Heso dsnio ivad iai lygiai:

0H = ( 0N 2H + 30

OH2H ) (2 0NH3H + 1,5

0O2

H ).

Kadangi azotas ir deguonis yra vienins mediagos, tai j susidarymo ilumos yra lygios 0. Tuomet

0H = 3 0 OH2H 20NH3

H

H0 = 3 (241,88) 2 (46,2) = 633,24 kJ.

Ats.: NH3 degimo reakcijos iluminis efektas yra H0 = 633,24 kJ.

4 pavyzdys Kiek isiskirs ilumos, sudegus 19,5 g benzeno C6H6, kai benzeno

susidarymo iluma yra 0 HC 66H = +49,9 kJ/mol, anglies dioksido 0CO2

H = 393,62 kJ/mol, vandens 0 OH2H = 241,88 kJ/mol ? Sprendimas Paraome benzeno degimo reakcij:

C6H6 + 72

1O2 = 6CO2 + 3H2O.

42

Uraome Heso dsnio ivad iai lygiai:

0H = (6 0CO2H + 30

OH2H ) ( 0 HC 66H + 7,5

0O2

H ).

Kadangi deguonis yra vienin mediaga, tai jo susidarymo iluma

yra lygi 0. Tuomet

0H = (6 0CO2H + 30

OH2H ) 0 HC 66H

0H = 6 (393,62) + 3 (241,88) 49,0 = 3 136,36 kJ.

Degant vienam benzeno (C6H6) moliui, t. y. 78 g, isiskiria

3 136,36 kJ ilumos, o degant 19,5 g C6H6, isiskirs:

78 g 3 136,36 kJ,

19,5 g x,

x = 09,78478

36,61335,19=

kJ.

Ats.: sudegus 19,5 g benzeno isiskirs 784,09 kJ ilumos.

5 pavyzdys Apskaiiuokite CuO susidarymo ilum, kai reakcijos

CuO + C = Cu + CO

iluminis efektas H0 ==== +44,45 kJ, o CO susidarymo iluma 0COH ==== 110,55 kJ/mol.

Sprendimas Uraome Heso dsnio ivad iai lygiai:

43

CuO + C = Cu + CO

0H = ( 0COH +0CuH ) (

0CuOH +

0CH ).

0CH = 0,

0CuH = 0, kadangi tai vienins mediagos, tuomet

0CuOH =

0COH

0H ,

0CuOH = 110,55 44,5 = 155,0 kJ/mol.

Ats.: CuO susidarymo iluma 0CuOH = 155,0 kJ/mol.

Kontroliniai klausimai 1. K vadiname reakcijos iluminiu efektu? 2. Kokiais vienetais ireikiamas chemini reakcij iluminis

efektas? 3. Kokias reakcijas vadiname egzoterminmis? 4. Kokias reakcijas vadiname endoterminmis? 5. Kas yra sudtins mediagos susidarymo iluma? 6. Kam lygi element susidarymo iluma? 7. Kaip formuluojamas Lavuazj ir Laplaso dsnis? 8. Kaip formuluojamas pagrindinis termochemijos (Heso) dsnis? 9. Kaip formuluojama Heso dsnio ivada? 10. Kokios lygtys vadinamos termocheminmis? 11. Kaip, inant Heso dsnio ivad, apskaiiuojama:

a) reakcijos iluminis efektas, b) mediagos susidarymo iluma?

Udaviniai 1. Koks ilumos kiekis isiskiria reaguojant 28 g CaO su vandeniu?

44

CaO + H2O = Ca(OH)2, H0 = 62,8 kJ.

Ats.: isiskiria 31,4 kJ ilumos.

2. Kam lygus vieno molio Fe2O3 redukavimo aliuminiu iluminis

efektas ? inoma, kad 0 OFe 32H = 822,1 kJ/mol,

0OAl 32

H =1 669,8 kJ/mol.

Ats.: vieno molio Fe2O3 redukavimo aliuminiu 0H = 847,7 kJ.

3. Reaguojant 4 g vandenilio su deguonimi, isiskyr 483,7 kJ ilumos. Raskite molin vandens susidarymo ilum:

2H2 + O2 = 2H2O.

Ats.: 0 OH2H = 241,85 kJ/mol.

4. Reaguojant 27 g aliuminio su deguonimi, isiskyr 834,9 kJ ilumos. Raskite, kam lygi molin Al2O3 susidarymo iluma

( 0 OAl 32H ):

2Al + 3O2 = Al2O3.

Ats.: 0 OAl 32H = 1 669,8 kJ/mol.

5. Kiek ilumos sunaudojama skylant 22,4 L vandens gar, kai inoma:

2H2 + O2 = 2H2O, H0 = 483,7 kJ ? Ats.: sunaudojama 241,85 kJ ilumos.

6. Kam lygi acetileno molin susidarymo iluma, kai reakcijos C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O (d)

45

iluminis efektas H0 = 1 255,6 kJ, 0 OH2H = 241,83 kJ/mol,

0CO2H = 393,51 kJ/mol?

Ats.: 0 HC 22H = +226,75 kJ/mol.

7. Kam lygus reakcijos C2H4 + H2O = C2H5OH

iluminis efektas, kai 0 OH2H = 241,83 kJ/mol,

0OHHC 52

H = 235,31 kJ/mol, 0 HC 42H = 52,28 kJ/mol?

Ats.: H0 = 45,76 kJ.

8. Kam lygi molin metilo alkoholio CH3OH susidarymo iluma, kai 0CO2

H = 393,51 kJ/mol, 0 OH2H = 241,83 kJ/mol, o reakcijoje

isiskyr H0 = 686 kJ ilumos?

CH3OH + 2

3O2 = CO2 + 2H2O.

Ats.: 0 OHCH 3H = +191,17 kJ/mol.

9. Koks ilumos kiekis sunaudojamas, skylant 72 g vandens?

H2O = H2 + 2

1O2, H0 = 285,9 kJ.

Ats.: sunaudojama 1 143,6 kJ ilumos.

10. Kam lygi molin CO susidarymo iluma 2C + O2 = 2CO,

jeigu, susidarant 44,8 L CO, isiskyr 221,04 kJ?

46

Ats.: 0COH = 110,52 kJ/mol.

11. Koks ilumos kiekis isiskirs reaguojant 20 g vandenilio su chloru?

H2 + Cl2 = 2HCl, H0 = 184,75 kJ.

Ats.: isiskirs 1 847,5 kJ ilumos.

12. Etano degimo reakcija yra

C2H6 + 3,5O2 = 2CO2 + 3H2O, H0 = 1 427,84 kJ.

Kam lygi etano susidarymo iluma, kai 0CO2H = 393,51 kJ/mol, 0

O2HH = 241,83 kJ/mol?

Ats.: 0 HC 62H = 84,67 kJ/mol.

13. Koks ilumos kiekis isiskirs susidarant 4,4 g CO2, jeigu anglies degimo reakcijos metu isiskyr 393,5 kJ ilumos (C + O2 = CO2)?

Ats.: isiskirs 39,35 kJ ilumos.

14. Kam lygi molin NH3 susidarymo iluma, kai reakcijos

2NH3 + 2

3O2 = N2 + 3H2O (d)

iluminis efektas H0 = 633,11 kJ, 0 OH2H = 241,83 kJ/mol?

Ats.: 0NH3H = 46,21 kJ/mol.

15. Kiek ilumos isiskiria reakcijoje

CO + 3H2 = CH4 + H2O,

kai 0COH = 110,52 kJ/mol, 0CH4

H = 74,85 kJ/mol,

0 OH2H = 241,83 kJ/mol?

47

Ats.: isiskiria 206,16 kJ ilumos.

16. Raskite ilumos kiek, sunaudojam 100 L vandenilio reakcijos metu pagaminti

CH4 + 2H2O (d) = 4H2 + CO2,

0CO2

H = 395 kJ/mol, 0 OH2H = 242 kJ/mol,

0CH4

H = 75 kJ/mol.

Ats.: sunaudojama 183 kJ ilumos.

17. Kiek isiskirs ilumos, reaguojant 10 L vandenilio su siera? H2 + S = H2S, H0 = 20,17 kJ. Ats.: isiskirs 9 kJ ilumos.

18. Fe2O3 redukavimo vandeniliu reakcijos metu

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O, H0 = 96,61 kJ, sunaudojama 96,61 kJ ilumos. Raskite, kiek ilumos sunaudojama

redukuojant 1,5 kg Fe2O3.

Ats.: sunaudojama 906 kJ ilumos.

19. Koks ilumos kiekis isiskirs reaguojant 2,43 g Mg su druskos rgtimi?

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2,

0MgCl2

H = 642 kJ/mol, 0HClH = 92 kJ/mol.

Ats.: isiskirs 45,8 kJ ilumos.

20. Raskite reakcijos CO + 2H2 = CH3OH

48

ilumin efekt, inodami, kad 0COH = 110 kJ/mol,

0 OHCH3H = 238,05 kJ/mol.

Ats.: 0H = 128 kJ.