chimie clasa xiii gheorghe ilcos

Upload: robert-morosanu

Post on 18-Jul-2015

455 views

Category:

Documents


11 download

TRANSCRIPT

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

CUPRINS CLASIFICAREA REACIILOR CHIMICE...............................................................1 1. CLASIFICAREA REACIILOR DUP EFECTUL TERMIC..........................3 LEGEA LUI HESS....................................................................................................6 TESTUL 1..................................................................................................................6 4Fe + 3O2 2Fe2O3 Q=1672KJ ...........................6 Exemplificai.1 p..........................................................................................................................................7 2. CLASIFICAREA REACIILOR DUP PROPORIA PARTICIPANILOR LA REACIE, LA ECHILIBRU................................................................................7 3. CLASIFICAREA REACIILOR DUP VITEZA DE DESFURARE..........8 CATALIZATORI......................................................................................................9 INHIBITORI..............................................................................................................9 4. CLASIFICAREA REACIILOR DUP NATURA PARTICULEI SCHIMBATE................................................................................................................9 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.............................................................................................10 CuO + 2HCl = CuCl2 + H2......................................................................................10 HCl + NaOH = NaCl + H2O......................................................................................11 HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3................................................................................11 NaOH + HCl = NaCl + H2O..........................................................................................12 Ca(OH)2+ CO2 = CaCO3 + H2O...............................................................................12 HI..............................................................................................................................13 TESTUL 2................................................................................................................16 ETAPELE N STABILIREA COEFICIENILOR REDOX AI UNEI REACII..................................................................................................................18 ELEMENTE GALVANICE...................................................................................18 Electroliza solutiei de NaCl....................................................................................20 Aplicaiile combinaiilor complexe........................................................................23 ACTIVITATE DE TIP PROIECT...............................................................................24 CLASIFICAREA REACIILOR CHIMICE 1. Reacii de combinare Reacia de combinare este reacia chimic ce are loc ntre dou sau mai multe substane chimice, simple sau compuse, cu obinerea unei singure substane compuse. Ecuaia general: A + B = AB Aceasta reacie se mai numete i SINTEZ.1

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Importana reaciei de combinare const n obinerea unor substane chimice eseniale pentru industrie i viaa de toate zilele. Sinteza acidului clorhidric: H2 + Cl2 = 2HCl Sinteza amoniacului: N2 + 3H2 = 2NH3 Stingerea varului: CaO + H2O = Ca(OH)2 2. Reacii de descompunere Reacia de descompunere este reacia chimic n urma creia, dintr-o substan chimic compus, se obin doua sau mai multe substane chimice simple sau compuse. Ecuaia general: AB = A + B Reacia de descompunere se mai numete i reacie de ANALIZ. Descompunerea calcarului, CaCO3 CaCO3 CaO + CO2

Descompunerea cloratului de potasiu, KClO3 KClO3 KClO4 + KCl

Descompunerea apei oxigenate, H2O2 H2O2 H2 + O2

Importana reaciei de descompunere const n obinerea unor substane chimice importante. Aceste reacii au loc n condiii speciale. 3. Reacii de nlocuire Reacia chimic ce are loc ntre o substan chimic simpl i una compus cu obinerea altei substane simple i altei substane compuse prin mecanism de schimb se numete reactie de nlocuire sau substituie. A + BC AC +2

B

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Reacia de nlocuire se aplic la obinerea unor gaze precum hidrogenul prin reacia dintre metalele situate n stnga hidrogenului n seria activitii chimice a metalelor i acizi : Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

De asemenea, prin acest tip de reacie chimic se pot obine metale mai puin reactive conform seriei activitii chimice a metalelor: Fe + CuSO4 albastru FeSO4 verde + Cu

brun-rocat

4. Reacii de schimb Este reacia chimic ce are loc ntre dou substane chimice compuse cu obinerea altor dou substane chimice compuse prin mecanism de schimb sau dubl nlocuire AB + CD CB + AD

Reacia de schimb sau dubl nlocuire are loc prin schimbarea primului element chimic ntre dou substane chimice compuse. Prin acest tip de reacie chimic se pot identifica substanele chimice care conin diferii radicali acizi cum ar fi radicalul clorura sau sulfat: H2SO4 + BaCl2 BaCl2 AgNO3 AgNO3 BaSO4 + 2HCl

CuSO4 + albastru HCl NaCl + +

BaSO4 + CuCl2 precipitat alb nisipos AgCl + HNO3

AgCl + NaNO3 precipitat alb-brnzos

1. CLASIFICAREA REACIILOR DUP EFECTUL TERMIC Ramura chimiei care studiaz efectele termice ce nsoesc reaciile chimice este termochimia.3

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

A. Reacii exoterme cu - degajare de cldur EXEMPLE: C + O2 CO2 + Q(CLDURA) Q 2H2O + Q Al2O3 + Q

2H2 + O2 CH4 + 2O2 2Al + Fe2O3 CaO + H2O

2H2O + CO2 + 2Fe +

Ca(OH)2 + Q

B. Reacii endoterme - cu absorie de cldur EXEMPLE 2HgO CuCO3 CaCO3 2MgO 2AuCl3 2KClO3 Cldura de reacie Cantitatea de cldura absorbit ntr-o reacie chimic se numete cldur de reacie.4

2Hg CuO CaO 2Mg Au

+ + + + +

O2 CO2 CO2 O2 3Cl2 3O2

-Q -Q -Q -Q -Q -Q

2KCl +

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Caloria (cal) este cantitatea de cldur necesar pentru a ridica temperatura unui gram de ap cu un grad Celsius (1 cal=4,18 joule). Cldura de dizolvare La dizolvarea unei substane n apa se degaj sau se absoarbe o anumit cantitate de cldur numit cldur de dizolvare. Cldura de dizolvare depinde de numrul de moli de solvat. Cldura cedat sau absorbit la dizolvarea unui mol de substan ntr-o cantitate foarte mare de solvent se numete cldur de dizolvare. Q = m c t; m = masa de substan dizolvat c = cldura specific a apei (4,18J/grad) t = variaia de temperatur Cldura de neutralizare Cldura degajat n reacia de neutralizare a unui mol de ion hidroniu cu un mol de ion hidroxid se numete cldur de neutralizare. Entalpia de reacie Entalpia de reacie H reprezint cldura de reacie determinat la presiune constant H = npHp nrHr

np = numrul de moli de produi Hp = entalpia produilor nr = numrul de moli de reactani Hr = entalpia reactanilor Pentru reaciile care se desfoar la presiune constant H = - Q Energia de legtur Variaiile de energie care nsoesc reaciile chimice se datoreaz ruperii legturilor chimice dintre atomii reactanilor i formrii de noi legturi. Ruperea legturilor chimice este un proces endoterm. Formarea unor noi legturi este un proces exoterm.5

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Energia de legtura este energia medie necesar pentru a rupe toate legturile de un anumit tip dintr-un mol de substan n stare gazoas, cu eliberarea atomilor n stare gazoas. Cu ct energia de legtur este mai mare, cu att legtura este mai puternic. Cunoscnd energia de legtur se poate calcula cldura de formare a oricrui compus: Hof = leg desfacute - leg formate Hof = reactanti - produi

LEGEA LUI HESS Enun: ntr-o reacie chimic, valoarea efectului termic depinde numai de starea iniial a reactivilor i de cea final a produilor i nu depinde de etapele intermediare. O aplicaie important a legii lui Hess este calcularea, pentru anumite reacii chimice, a valorilor efectelor termice care nu pot fi determinate experimental. TESTUL 1 1. Care din fenomene sunt exoterme: a) Arderea combustibililor b) Prepararea alimentelor c) Oxidarea metalelor d) Obinerea sulfurii de fier din elemente Exemplificai prin reacii 1p 2. Care este diferena dintre cldura de dizolvare i cea de neutralizare. 3. din: Fe2O3 + 2Al 4Fe + 3O2 Al2O3 + 2Fe 2Fe2O3 Q=836KJ Q=1672KJ

aflai cldura degajat pentru arderea a 108 g aluminiu n oxigen2p 4. Exemplificai fenomenul endoterm : a) printr-o reacie chimic cu carbon b) grafic1p 5. Care din fenomene sunt endoterme: a) Neutralizarea unui acid cu o baz b) Descompunerea carbonatului de calciu6

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

c) Obinerea etanului din eten d) Reacia dintre hidroxid de bariu i sulfocianur de amoniu Exemplificai prin reacii..1p 6. Cldura de dizolvare este i n cazul dizolvrii unei substane lichide n ap? Exemplificai.1p 7. Dai exemple de trei sisteme: a) omogene b) eterogene.1p 8. Exemplificai fenomenul exoterm: a) printr-o reacie chimic cu carbon b) grafic1p OFICIU..1p TOTAL . 1p 2. CLASIFICAREA REACIILOR DUP PROPORIA PARTICIPANILOR LA REACIE, LA ECHILIBRU A. Reacii reversibile Multe reacii chimice, probabil toate reaciile chimice pot decurge n ambele sensuri; n anumite condiii reactanii se transform n produi; n condiii diferite produii reacioneaz regenernd substanele iniiale. Reaciile decurg n ambele sensuri pn la atingerea unei poziii de echilibru. Exemple de echilibre chimice - reacia de sintez a amoniacului H2 + 3H2 2NH3

- oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf 2SO2 + O2 - reacia de esterificare 2SO3 CH3 COO CH2 CH3 + H2O

CH3 COOH + CH3 CH2 OH

Echilibrul chimic este starea n care un sistem fizic sau chimic are o compoziie constant la o temperatur i presiune dat.7

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Starea de echilibru nu trebuie neleas ns ca o stare lipsit de procese sau transformri ci ca o stare n care procesele opuse se desfoar cu viteze egale. n sistemul aflat la echilibru exist o singur faz. Sistemele formate dintr-o singur faz se numesc sisteme omogene. Cele formate din dou sau mai multe faze se numesc sisteme eterogene. Factorii care influeneaz echilibrul chimic: - temperatura - concentraia - presiunea B. Reacii ireversibile - sunt cele care decurg ntr-un singur sens. Reacii ireversibile sun n general cele n care exist dou faze n sistemul de reacie. Avem : a. Reacii cu formare de substane gazoase. Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

b. Reacii cu formare de precipitat. CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 precipitat albastru

3. CLASIFICAREA REACIILOR DUP VITEZA DE DESFURARE A. Reacii rapide sunt cele care decurg cu vitez mare. a. Formarea unor precipitate AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 precipitat alb

b. Reacia metalelor reactive cu acizi

Mg

+

H2SO4

MgSO4 +

H2

c. Reacia metalelor alcaline cu apa8

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Na

+ H2O

NaOH

+

H2

CATALIZATORI Viteza unei reacii chimice poate fi influenat de prezena n mediul de reacie a unor substane chimice sau amestecuri de substane chimice. Catalizatorul este un compus chimic care mrete viteza unei reacii chimice i se regsete neschimbat calitativ i cantitativ la sfritul reaciei. Exemple de reacii catalizate:Al2O3, 3000C

a. CH3 CH2 OHCu, 3000C

CH2 = CH2 + H2O CH2 CH = O + H2O

b. CH3 CH2 OH

Concluzie utiliznd acelai substrat n prezena unor catalizatori diferii se obin produi de reacie diferii.

INHIBITORI Substanele chimice care ncetinesc sau inhib complet o reacie chimic se numesc inhibitori (sau otrvuri). 4. CLASIFICAREA REACIILOR DUP NATURA PARTICULEI SCHIMBATE A. Reacii cu schimb de protoni. (Reacii acido-bazice) Acid+

Baz

+

H+

Prin teoria protolitic a lui Brnsted acizii sunt substane capabile s cedeze ioni de H (protoni). Orice acid prin cedare de protoni se transform n baz conjugat i orice baz prin acceptare de protoni se transform n acidul conjugat. Definiia acizilor Acizii sunt substane compuse n a cror compoziie intr, pe lng atomi ai nemetalelor, unul sau mai muli atomi de hidrogen, care pot fi substituii cu atomi de metal, dnd natere la sruri.9

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Conform definiiei, substanele chimice au forma HBr, HI, HCl. Clasificarea acizilor Dup compoziie, acizii se clasific n : hidracizi conin n molecula lor doar atomi de hidrogen i de nemetal ; oxiacizi conin n molecula lor, pe lng atomi de hidrogen i nemetal, i atomi de oxigen . Dup numrul atomilor de hidrogen, care pot fi nlocuii cu metale, acizii se mpart in 3 grupe : monobazici : HCl, HNO3, CH3 COOH, NH4+, HSO4, HCO3 dibazici : H2S, H2CO3, H2SO3, H2PO4, tribazici : H3PO4, H3PO3 Formula general a acizilor Formula generala a acizilor este HmA. Dac nlocuim pe A cu radicalii cunoscui i pe m cu valena acestora, se pot obine formulele acizilor. Proprietile acizilor Proprieti fizice Acizii sunt substane gazoase, lichide sau solide. Se dizolv n ap, formnd soluii cu gust acrior i sunt bune conductoare de electricitate. Aciunea acizilor asupra indicatorilor Acizii nroesc soluia de turnesol, iar fenolftaleina rmne incolor n mediul acid. Proprieti chimice Reacia acizilor cu metalele Acizii reacioneaz cu unele metale, formnd sruri i elibernd hidrogenul. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Reacia acizilor cu oxizii metalelor

Acizii reacioneaz cu oxizii bazici, formnd sruri i ap. CuO + 2HCl = CuCl2 + H2 Reacia de neutralizare

Acizii reacioneaz cu bazele, formnd sruri i apa, conform reaciei generale : acid + baza = sare + apa

10

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

HCl + NaOH = NaCl + H2O Reacia acizilor cu srurile

Din reaciile acizilor cu srurile se obin acizi i sruri noi. HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3 acid tare acid slab Acizii tari scot din srurile lor acizii slabi. Importana i utilizrile acizilor Importanta acizilor este att de mare nct prezentarea utilizrilor nu poate fi uor epuizat. Acidul clorhidric se folosete la obinerea n laborator a hidrogenului, clorului, a clorurilor i acizilor mai slabi. De asemenea, se folosete i n industriile coloranilor, medicamentelor, pielriei, textilelor i maselor plastice. Acidul sulfuric(vitriol) este considerat sngele industriei. Se folosete la obinerea sulfailor, a ngrmintelor chimice, a hidracizilor i a oxiacizilor, n industria farmaceutic. Acidul azotic are largi utilizri n industria ngrmintelor chimice, a explozivilor, a coloranilor, a firelor i fibrelor sintetice. Definiia bazelor Bazele sunt substane compuse n a cror compoziie intr un atom de metal i un numr de grupri hidroxil, egal cu valena metalului. Tot cu rol de baze pot fi considerai i unii compui organici cum ar fi aminele. De aceea denumirea iniial a bazelor a trebuit s fie extins. Clasificarea bazelor Dup solubilitatea n ap, bazele se clasifica n 2 categorii : baze solubile ; baze insolubile sau greu solubile. Formula generala a bazelor Formula generala a bazelor este M(OH)n . Dup formula general, bazele metalelor monovalente sunt de forma MOH, cele divalente M(OH)2 i cele trivalente M(OH)3 etc. Proprietile bazelor Proprieti fizice Bazele solubile i insolubile sunt substane solide, albe sau colorate. Soluiile bazelor solubile sunt leioase i lunecoase la pipit, vatm pielea i organismul fiind caustice.11

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus Aciunea bazelor asupra indicatorilor

Toate bazele solubile albstresc turnesolul i nroesc fenolftaleina, proprieti folosite la identificarea bazelor. Proprieti chimice Reacia de neutralizare Toate bazele reacioneaz cu acizii, formnd sruri i ap. NaOH + HCl = NaCl + H2O Reacia bazelor cu oxizii acizi

Bazele reacioneaz cu oxizii acizi, formnd sruri i ap. Ca(OH)2+ CO2 = CaCO3 + H2O Reacia bazelor cu srurile

Bazele solubile reacioneaz cu srurile i formeaz baze i sruri noi. 2NaOH + FeCl2 = 2NaCl + Fe(OH)2 baz tare baz slab Baza mai tare scoate din sarea ei baza mai slab Importana i utilizrile bazelor Bazele substanelor alcaline NaOH i KOH, constituie reactivi folosii frecvent n laboratoare. n industrie, hidroxidul de sodiu este utilizat la fabricarea spunului, la obinerea fibrelor artificiale, la mercerizarea bumbacului, la fabricarea sodei de rufe. Hidroxidul de calciu este o substan de prima importan in industrie i n construcii. Laptele de var, soluie care se obine prin dizolvarea hidroxidului de calciu n ap, se folosete la vruirea cldirilor, la obinerea mortarului etc. Apa de var se folosete n industria zaharului, n medicin i pentru recunoaterea dioxidului de carbon n laborator. Tabel cu acizi si baze conjugate Acid Acid percloric Acid sulfuric HCIO4 H2SO412

Baza CIO4 HSO4 Ion perclorat Ion sulfat

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Acid iodhidric Acid bromhidric Acid clorhidric Acid azotic Ion hidroniu Ion sulfat acid Acid fosforic Acid fluorhidric Acid azotos Acid acetic Acid carbonic Hidrogen sulfurat Ion amoniu

HI HBr HCl HNO3 H3O+ HSO4 H3PO4 HF HNO2 CH3CO2H H2CO3 H2S NH4+

I Br Cl NO3 H2O SO42 H2PO4 F NO2 CO3CO2 HCO3 HS NH3 CNCO3 S2 OH NH2 H

Ion iodura Ion bromura Ion clorura Ion azotat Apa Ion sulfat Ion fosfat acid Ion fluorura Ion azotit Ion acetat Ion carbonat acid Ion sulfura acida Amoniac Ion cianura Ion carbonat Ion sulfura Ion hidroxid Ion amidura Ion hidrura

Acid cianhidric HCN Ion carbonatacid Ion sulfura acida Apa Amoniac Hidrogen HCO3 HS H2O NH3 H2

Produsul ionic al apei Moleculele de ap pot ioniza conform ecuaiei 2H2O Sau forma simplificat: H2O13

OH + H3O+ OH + H+

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

rezultnd

Ke

[OH]H3O+] [ [H2O]

Deoarece ionizarea apei este foarte redus, concentraia n molecule de ap este constant i poate fi nglobat n Ke. Astfel, putem scrie: Ke H2O] = [OH]H3O+] = Kw H2O [ [ unde Kw H2O este produsul ionic al apei. La temperatura camerei, acest produs are valoarea constant, adic produsul dintre ionii de hidroniu i ionii de hidroxil este egal cu 1014 (mol/l)2. pH i pOH Caracterul acid sau bazic al unei soluii este dat de concentraia n ioni de hidrogen. Pentru o exprimare mai uoar, s-a introdus noiunea de pH. PH-ul unei soluii indic concentraia n ioni de hidrogen i se exprim prin logaritmul cu semn schimbat al [H+] [H+] = 10 pH ; pH = -lg [H+] pOH-ul este noiunea echivalenta cu pH-ul, dar referitoare la concentraia ionilor de hidroxil. Dac amponul folosit este foarte acid (pH=1-2) punile de hidrogen i cele saline nu se mai formeaz, prul devine fragil i fr strlucire. Dac pH-ul este unul bazic (8,5) duneaz de asemenea prului. Suc de Oet lmie Valoare 2 3 pHNatura soluiei

Must 4

Lapte Bere Saliv 6,5 5 7

Apa mrii 8,5

Ap de splare 9

Pentru c majoritatea tinerilor consum mari cantiti de alcool (bere sau buturi distilate) precum i tutun, toate acestea asociate cu o hran necorespunztoare cum ar fi: nu exist un program de mas, se consum alimente gen fast food, foarte multe prjeli au drept efect deteriorarea mucoasei stomacale astfel nct, sucul gastric, care s-a vzut mai sus este foarte acid, ajunge la peretele stomacului ncepnd erodarea acestuia. Dup civa ani cei care nu renun la asemenea obiceiuri ncep prin a avea la nceput gastrite iar apoi alte boli mai grave la nivelul stomacului sau a intestinelor. 0 pH 7 mediu acid14

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

pH = 7 mediu neutru 7 pH 14 mediu bazic Reacia de neutralizare Reacia de neutralizare este una dintre cele mai importante reacii chimice. Termenul este atribuit de obicei reaciei dintre un acid i o baz. Reacia de neutralizare este un caz particular al reaciilor protolitice. Cnd reacioneaz soluii apoase de acizi tari cu soluii apoase de baze tari se combin ionii de hidroniu i ionii de hidroxil pentru a forma ap. n acelai timp se formeaz i o sare. HCl + NaOH NaCl + H2O H+ + Cl + Na+ + OH Na+ + Cl + H2O H3O+ + Cl + Na+ + OH Na+ + Cl + 2H2O Deoarece ionii de sodiu i de clor sunt prezeni i n sarea care se formeaz, ecuaia se poate scrie i astfel : H3O+ + OH 2H2O Dac la o cantitate de acid tare se adug exact cantitatea de baz tare necesar neutralizrii totale a acidului, caracterul mediului la neutralizare este neutru, avnd un pH = 7. Acest fenomen se poate pune n eviden cu ajutorul indicatorilor. Cunoaterea proceselor ce au loc la neutralizarea acizilor cu bazele are importan deosebit mai ales n analiza chimic. Reaciile de neutralizare stau la baza multor metode de analiz. Acizi tari si acizi slabi, baze tari si baze slabe Uurina cu care se transfer protonii de la acizi la baze, determin o difereniere a comportamentului chimic al acestora. Acizii, bazele i srurile care formeaz ioni n soluie apoas sunt electrolii, a cror soluii conduc curentul electric. Substanele care nu formeaz ioni n soluie se numesc neelectrolii i nu conduc curentul electric. Gradul de ionizare al unui electrolit este raportul dintre nr. de molecule ionizate i nr. iniial de molecule dizolvate. Dup gradul de disociere, electroliii se clasific n electrolii tari i electrolii slabi. Electrolitul tare este o substana care n soluie apoas este disociat total n ioni. Electroliii tari sunt acizii tari, bazele tari i srurile. Un electrolit slab este o substan ale crei molecule aflate n soluie ionizeaz n proporie mic. Electroliii slabi sunt acizii slabi i bazele slabe. Acizii tari sunt acizii care cedeaz uor protoni.15

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Acizii slabi sunt acizii care cedeaz greu protoni. Bazele tari sunt bazele care accept uor protoni. Bazele slabe sunt bazele care accept greu protoni. Reacia de hidroliza a srurilor Se tie c srurile se pot clasifica n funcie de tria acizilor i bazelor de la care provin astfel : sruri provenite de la acizi tari i baze tari ; sruri provenite de la acizi tari i baze slabe ; sruri provenite de la acizi slabi i baze tari ; sruri provenite de la acizi slabi i baze slabe. Echilibrele chimice la care particip apa ca reactant se numesc reacii de hidroliz. Reaciile de hidroliza sunt reaciile inverse celor de neutralizare i au loc intre ionii srii i ionii apei, la dizolvarea srii n ap. Hidroliza srurilor n ap este posibil atunci cnd n urma reaciei dintre ionii srii i ionii apei, se obine un electrolit slab sau o substan greu solubil. TESTUL 2 1. Care dintre urmtoarele reacii sunt posibile: a. NaOH + b. NaCl + FeCl3 H2O

c. H2CO3 + NaCl d. NH4Cl + H2O 1p 2. Completai reaciile posibile i dai denumirile tuturor substanelor implicate n procesele chimice. 2p 3. Cum variaz stabilitatea substanelor n funcie de cldura de formare 1p 4. n reaciile exoterme avem: a) Q=L b) HpHr d) Q>H 1p 5. Dai 3 exemple de acizi di bazici (molecule neutre i ioni) 3p16

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

OFICIU TOTAL B. Reacii cu schimb de electroni. (Redox) Reaciile chimice care au loc cu modificarea numerelor de oxidare al unuia sau mai multor elemente din componena reactanilor sunt reacii de oxidare-reducere. n reaciile de oxidare un element (ca atare, n form atomic sau molecular, sau component al unei specii chimice poliatomice) cedeaz electroni, deci i mrete numrul de oxidare. n reaciile de reducere un element (atom, molecul, ion monoatomic, ion poliatomic) accept electroni, deci i scade numrul de oxidare.

1p 1p

n reaciile redox pot participa ca oxidani i reductori diferite specii chimice, fie atomi, fie ioni sau molecule. Ca urmare a transferului de electroni are loc modificarea strilor de oxidare ale unor elemente din compuii participani la reacie. Determinarea coeficienilor stoechiometrici ai reaciilor redox se face inndu-se seama de conservarea masei substanelor (bilanul atomic) i a numrului electronilor schimbai (bilanul electronic).

Reductori pot fi: metalele Fe, Al, Mg, Ca, Na, K, etc. care au tendina de a se transforma n ioni pozitivi nemetalele slab electronegative C, P, Si cationi metalici la numere inferioare de oxidare: Sn2+, Fe2+, Cr2+ compui ai nemetalelor cu numere de oxidare mici: P3, N3, S2, X (Cl, Br, I), CO, SO2, etc. Oxidani sunt: halogenii n form molecular X2 (F2, Cl2, Br2, I2); oxigenul O2 i ozonul O3 acizii oxigenai i srurile lor coninnd elemente la numere de oxidare mari: o compui oxigenai ai halogenilor (XO, XO2, XO3, XO4) o K2CrO4, K2Cr2O7, KMnO4, K2FeO4, acizii i anhidridele lor o HNO3 conc, H2SO4 conc. ioni metalici la numere de oxidare superioare: Fe3+, Au3+, Hg2+, Ce4+, etc.17

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

CRITERII PENTRU STABILIREA NUMERELOR DE OXIDARE 1. N.O. al atomilor n stare liber este 0. Na0 , Cl20 2. N.O. al ionilor mono i poliatomici este egal cu sarcina ionului. Na+, Mg+2, Cl, NO3, NH4+. 3. N.O. al hidrogenului este +1. Excepie fac hidrurile metalelor alcaline i alcalino-pmntoase cnd N.O.H = 1. Li+H, Mg+2H2 4. N.O. al oxigenului este 2. Excepie fac peroxizii cnd N.OO = 1. H2+O2. 5. NO. depinde de electronegativitatea elementelor. C4H4+, C+2O2, C+4O22.5. Suma N.O. a elementelor dintr-o molecul neutr este 0. H2+S+6O42 6. Suma N.O. a elementelor dintr-un ion este egal cu sarcina ionului. (N3H4+)+.

ETAPELE N STABILIREA COEFICIENILOR REDOX AI UNEI REACII 1. 2. 3. 4. 5. 6. Trecerea N.O. a tuturor elementelor. Marcarea elementelor care i-au schimbat N.O. Scrierea proceselor de oxidare i reducere. Bilanul electronic. Trecerea coeficienilor rezultai pe reacie. Bilanul atomic. 7. Hidrogenul i oxigenul se egaleaz ultimele.

ELEMENTE GALVANICE Elementele galvanice (pile) produc energie electric din energie chimic. Principiul lor de funcionare are la baz reacii redox. Pila Daniell

18

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Reaciile la electrozi sunt: Anod Zn - 2e Catod Cu2+ +2e Notaia : () Zn/Zn2+//Cu2+/Cu0 (+).

Zn2+ oxidare Cu0 reducere

PILA LECLANCH Pila Leclanch folosit astzi e foarte similar cu cea originala. Electrolitul const ntr-o mixtur de clorur de amoniu i clorur de zinc n form de past. Electrodul negativ e alctuit din zinc, fiind "carcasa"pilei, i electrodul pozitiv e o tij de carbon nconjurat de o mixtur de carbon i dioxid de magneziu. Pila Leclanche produce aproximativ 1,5 V.

Pila Leclanch este frecvent utilizat pentru alimentarea aparatelor de radio cu tranzistori, a lanternelor de buzunar, la instalaii de semnalizare etc. Reaciile care au loc la electrozi sunt complexe, si se pot reprezenta astfel: () Zn Zn2+ + (+) 2NH4+ + 2MnO2 + 2e 2e Mn2O3 + 2NH3 + H2O

ACUMULATORUL CU PLUMB Acumulatorii sunt echipamente ce transform energia chimic n electricitate. Acumulatorii sunt un mod eficient de a face electricitatea portabil. n plus, acumulatorii furnizeaz energie n scopul de a nlocui energia electric furnizat de reteaua electric i sunt rencrcabili. Alctuirea acumulatorului cu plumb . 1. 2. 3. 4. 5. Plci interne pozitive i negative, realizate din plumb. Separatori plci din material poros sintetic. Electrolit, o soluie diluat din acid sulfuric i ap. Borne din plumb, legtura dintre baterie i corpul ce are nevoie de energie. Borne exterioare19

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

Electrod negativ (Pb) grtar de plumb n ochiurile cruia se gsete plumb spongios Electrod pozitiv (PbO2) grtar de plumb n ochiurile cruia se gsete dioxid de plumb Electrolitul este H2SO4 de concentraie 38% (=1,29g/cm3) Fiecare celul produce 2V. Este format din 6 astfel de celule legate n serie. Reaciile la electrozi sunt: (+)PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e = PbSO4 + 2H2O ( - ) Pb + SO42 = PbSO4 _________________________________________________________ Reacia global: Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42 = 2 PbSO4 + 2H2O ELECTROLIZA Electroliza este un fenomen ce se petrece la trecerea curentului electric continuu prin soluia sau topitura unui electrolit. Fenomenul este complex i const att n migraia ionilor pozitivi ctre catod i a ionilor negativi spre anod, ct i n neutralizarea acestora. Astfel la electrozi, ionii capteaz, respectiv cedeaz electroni, transformndu-se n atomi neutri sau grupe de atomi. Acetia se pot depune ca atare pe electrod sau pot reaciona: cu moleculele dizolvantului, cu electrodul, sau ntre ei. Se formeaz astfel produi secundari ai electrolizei. De fapt, procesele la electrozi, avnd loc un transfer de electroni snt transformri redox. Electroliza solutiei de NaCl n unele cazuri, n procesul de electroliz intervin i ionii apei; pe lng reaciile de descrcare a ionilor la electrozi (reacii primare) au loc i alte reacii la care particip ionii solventului (reacii secundare).20

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

un tub ndoit n form de U; electrozi de crbune; un dop strbtut de un tub efilat; o surs de alimentare la curent; fire conductoare.

Reaciile sunt: (+) Cl 1e Cl + () H +1e H Reacia global: 2NaCl + 2H2O

electroliz

2NaOH + H2 + Cl2

Electroliza este o metod de obinere a: metalelor nemetalelor substanelor compuse

TESTUL 3 1. Egalai redox urmtoarele reacii:

MnSO4 +Na2CO3 +KNO3 KMnO4 +Fe(OH)2 +H2O H2O2+ CrCl3 +NaOH2. Egalai redox urmtoarele reacii:

NaMnO4 +KNO2 +Na2SO4 +CO2 MnO2 +Fe(OH)3 +KOH NaCrO4 +H2O +NaCl 3p

HCl +K2Cr2O7 K2MnO4 +H2O KI +H2SO4 +H2O2

H2O +KCl +CrCl3 +Cl2 KMnO4 +MnO2 +KOH I2 +K2SO4 +H2O 3p

3. Scriei ecuaiile reaciilor ce au loc la electrozi ct i reacia global cn cazul electrolizei KI 3p21

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

OFICIU TOTAL C. REACII CU SCHIMB DE IONI SAU MOLECULE REACII DE COMPLEXARE

1p 1p

Sunt reaciile prin care se obin combinaii complexe. Combinaiile complexe,compuii de coordinaie sau, simplu, compleci sunt combinaiile care conin un atom sau un ion central (de obicei un metal) de care sunt legai prin legturi covalente coordinative molecule neutre sau ioni (aa-numiii liganzi). n funcie de suma sarcinilor ionului central i a gruprilor care-l nconjoar, combinaia complex poate fi un anion sau un cation : ; [Fe(CN)6]4 ; [NH4]+. Numrul de molecule sau ioni (liganzi) care se leag de ionul central poart numele de numr de coordinaie. n general, numrul de coordinaie are valori cuprinse ntre 2 i 6 i foarte rar valoarea 7 sau 8. Ca atom central poate funciona aproape oricare din elementele sistemului periodic, dar cea mai mare tendin de a forma compleci o au metalele tranziionale; la rndul lor, liganzii pot fi foarte diferii, de la ioni monoatomici simpli pn la substane organice cu structuri foarte complicate. Ca liganzi n aceti compui apar fie molecule neutre, ca: NH3 , H2O, H2N - H2C - CH2 - NH2 (etilendiamina), fie ioni, ca : F, Cl , Br , SO3 2 , SCN.

OBINEREA UNOR COMBINAII COMPLEXE EXPERIENA 1 : Se introduc ntr-o eprubet 2 - 3 ml dintr-o soluie de CuSO4 i apoi se adug o soluie apoas de NH3 pn la apariia precipitatului de culoare verdealbastru. Se adug n continuare o soluie de amoniac pn la dizolvarea precipitatului; se observ c n eprubet culoarea soluiei se schimb n albastru intens. Scriei ecuaia reaciei .. EXPERIENA 2 : ntr-o eprubeta cu 1 - 2 cm3 de soluie de CuSO4 de concentraie 0,1 M turnai cteva picturi de soluie de NaOH 1M . Se formeaz un precipitat albastru, gelatinos de Cu(OH)2. Se aduga , n picturi, soluie de NH3 1M, agitnd eprubeta. Se observ dispariia precipitatului i colorarea soluiei n albastru intens, datorit formrii combinaiei complexe, hidroxidul de tetraaminocupru (II). Ecuaiile reaciilor care au loc sunt: .22

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

. EXPERIENA 3 : ntr-o eprubet ce conine 3 ml soluie de AlCl3 se introduce, n picturi, o soluie de NaOH. Se observ apariia unui precipitat gelatinos alb de Al(OH)3. Dac se continu adugarea de NaOH, se observ dizolvarea precipitatului . Ecuaiile reaciilor care au avut loc sunt : AlCl3 + 3 NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]. Aplicaiile combinaiilor complexe Cele mai frecvente utilizri ale combinaiilor complexe sunt n analiza chimic. O serie de ioni ai metalelor, datorit uurinei de a forma combinaii complexe, caracterizate prin culoare intens sau prin solubilitate redus, se pot determina prin analiza calitativ sau cantitativ. Exemple de identificare a unor ioni: (I) ntr-o eprubet se introduc 2-3 ml dintr-o soluie de FeCl3 n care se adug o soluie apoas de K4[Fe(CN)6]. Se observ apariia unui precipitat albastru (albastru de Berlin) insolubil n H2O i n HCl diluat. Ecuaia reaciei este: 4FeCl + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl

Reacia este caracteristic pentru ionul Fe3+; daca soluia ce conine ionii respectivi este foarte diluat, se obine o soluie albastr, ceea ce permite determinarea prezentei Fe3+ n urme. (II) ntr-o eprubeta n care se gsesc 2-3 ml soluie conc. de Co(NO3)2 se adug 1-2 ml eter etilic i apoi o soluie de KSCN. Se obine o coloraie intens albastra, caracteristic pentru Co2+. Ecuaia reaciei este: Co2+ + 4SCN(III)

[Co(SCN)4]2

ntr-o eprubet n care se afl 2-3 ml dintr-o soluie de CuSO4 se adug cteva picturi de acid acetic i apoi 2 ml dintr-o soluie de K4[Fe(CN)6]. Se observ formarea unui precipitat de culoare brun-rocat. Ecuaia reaciei este: 2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4.

Dac ionii de Cu2+ sunt n concentraie mic, n soluie se obine o coloraie roz. Reacia permind evidenierea Cu n urme.

23

ILCO GHEORGHE Curs de chimie pentru clasa a XIII-a frecven redus

ACTIVITATE DE TIP PROIECT ntocmete un referat cu tema: 1. ,,Rolul i importana unei alimentaii echilibrate n meninerea echilibrelor acido-bazice din organism la valori normale. Pentru documentare: www.wikipedia.com 2. ,,Influena factorilor de mediu ( poluare, calitate alimente, stres) asupre meninerii pH-ului fiziologic n organism. Pentru documentare: www.ph-health.com 3. ,,Efectele folosirii cianurilor n instalaiile industriale, asupra mediului nconjurtor . Pentru documentare: www.wikipedia.com www.spartacusscholnet.co.uk

Autor profesor chimie ILCO GHEORGHE, grad didactic I

24