subiecte rezolvate chimie anorganic
DESCRIPTION
caaTRANSCRIPT
Subiecte chimie anorganică
1Importanţa electrolizei icircn elucidarea structurii atomuluiIn 1833 enunţă Michael Faraday legea electrolizei lege ce stă la baza electrochimiei Tot el Faraday este cel ce introduce termenii de ion catod anod anion cation echivalent electrochimicDescoperirea descompunerii substanţelor sub acţiunea curentului electric a demonstrat existenţa unei stracircnse legături icircntre atomi şi molecule datorită sarcinii electrice
2Enumeraţi proprietăţile razelor catodice obţinute la descărcările electrice icircn gaze rarefiateRazele catodice au următoarele proprietăţi
- se propagă icircn linie dreaptă fapt dovedit prin umbra care apare la introducerea unui obiect icircn calea lor
- au energie cinetică (pun icircn mişcare o morişcă)- au sarcină electrică negativă pusă icircn evidenţă prin devierea lor icircn cacircmp magnetic şi electric- natura razelor catodice nu se schimbă prin icircnlocuirea gazelor şi nici prin utilizarea altor metale la catod- se deplasează cu viteze mari de ordinul a 15 times 108 ms
3Razele XRazele X sunt vibraţii electro-magnetice cu lungime de undă mai mică de 05ndash20 Aring
4Precizaţi componenţa radiaţiilor emise de substanţele radioactiveRadiaţiile emise sunt formate dina) raze a - cu o viteză de 14 ndash 2 times 107 ms sarcina electrică este de două ori mai mare şi de semn contrar cu cea a electronuluib) raze b - (din electroni) de aceeaşi natură cu razele catodice au viteză foarte mare ndash 99 din viteza luminii sarcina lor electrică este egală cu sarcina electronuluic) raze g - radiaţii electromagnetice de aceeaşi natură cu lumina dar cu lungime de undă mult mai mică şi care pătrund mai profund icircn materie
5 Precizaţi cele trei concluzii rezultate din studiul elementelor radioactive Radiaţia emisă de un element radioactiv este independentă de forma sub care se găseşte elementul (starea de oxidare) Dezintegrarea radioactivă se produce de la sine şi nu poate fi icircntacircrziată sau accelerată prin metode fizico-chimice obişnuite Din elementul radioactiv odată cu emiterea de radiaţii se obţine un nou element chimic
6 Descrieţi experimentul lui Rutherford de deviere a particulelor α
7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ ThompsonJJ Thomson (1904) a elaborat primul model al atomului El explica static aşezarea
electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află Icircn modelul static atomul era icircncă sferic cu masa aşezată uniform icircn care se aflau şi electronii a căror apartenenţă la atom fusese dovedită Natura exactă a sarcinii pozitive nu era clarificată ea fiind icircmprăştiată omogen icircn volumul sferic al atomului (asemănat cu un material vacircscos de consistenţa jeleului)
8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de RutherfordPe baza cercetării difuziei particulelor a Rutherford a ajuns la concluzia că structura atomului se aseamănă cu structura sistemului solarConform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomuluiIcircntre electroni şi nucleu acţionează forţe de atracţie de natură coulombiană Electronii se mişcă icircn jurul nucleului pe orbite circulare sau eliptice astfel icircncacirct forţa centrifugă să echilibreze atracţia nucleului
9 Enunţaţi cele două postulate ale lui BohrI Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomiciTipuri de orbitali1 Orbitalii s2 Orbitalii p3 Orbitalii d4 Orbitalii fNumărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electroniceElectronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energieOrdinea succesiunii straturilor şi substraturilor se stabileşte conform sumei (n+l) minime Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilorPe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroniPotentialul de ionizare Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)Afinitatea pentru electroni Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Definiţie Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat
- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale- oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2)-hidrogenul are numărul de oxidare +1 cu excepția cazului icircn care formează hidruri metalice
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)Caracteristicile legăturii ionice - se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni - formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar - formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline - formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei - legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Cei doi orbitali moleculari formaţi (diferiţi prin energie şi stabilitate) reprezintă un orbital de legătură de energie joasă şi un orbital de antilegătură de energie icircnaltăOrbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi)
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele
moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţiLegatura coordonativa Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se
deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţiNH3 + HCl harr (NH4
+ + Cl-) ionul de amoniuH2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-) ionul de hidroniu
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientareApar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn
moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem
exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv mi = atimesei unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de
deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc
icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsiveLa distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre
icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogenLegătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o
linie punctatăfrac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroniReacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
7 Descrieţi modelul static al atomului elaborat de JJ ThompsonJJ Thomson (1904) a elaborat primul model al atomului El explica static aşezarea
electronilor icircntr-o masă pozitivă de dimensiunile atomului se află dispuşi electronii după vacircrfurile unor figuri geometrice Aşezarea lor este dictată de respingerea electrostatică dintre ei şi de atragerea lor de către masa pozitivă icircn care se află Icircn modelul static atomul era icircncă sferic cu masa aşezată uniform icircn care se aflau şi electronii a căror apartenenţă la atom fusese dovedită Natura exactă a sarcinii pozitive nu era clarificată ea fiind icircmprăştiată omogen icircn volumul sferic al atomului (asemănat cu un material vacircscos de consistenţa jeleului)
8 Descrieţi pe scurt modelul dinamic al atomului (planetar) elaborat de RutherfordPe baza cercetării difuziei particulelor a Rutherford a ajuns la concluzia că structura atomului se aseamănă cu structura sistemului solarConform acestui model atomii sunt constituiţi dintr-un nucleu central mic şi de densitate egală cu 1012 gcm3 icircncărcat cu electricitate pozitivă care conţine aproape icircntreaga masă a atomuluiIcircntre electroni şi nucleu acţionează forţe de atracţie de natură coulombiană Electronii se mişcă icircn jurul nucleului pe orbite circulare sau eliptice astfel icircncacirct forţa centrifugă să echilibreze atracţia nucleului
9 Enunţaţi cele două postulate ale lui BohrI Mişcarea electronilor icircn jurul nucleului nu se poate efectua pe orice orbite ci numai pe anumite orbite circulare stabile numite staţionare sau permise ce corespund unei anumite energii determinate cinetic
II Trecerea electronilor de pe o orbită pe alta este icircnsoţită de o variaţie a energiei lor cu emisie sau absorbţie de energie radiantă după cum saltul se face spre interiorul sau exteriorul atomului Această energie este egală cu energia fotonului emis sau absorbit Efinală - Einiţială = hn
10 Enumeraţi tipurile simetria şi numărul orbitalilor atomiciTipuri de orbitali1 Orbitalii s2 Orbitalii p3 Orbitalii d4 Orbitalii fNumărul cuantic magnetic admite şapte valori (-3-2-10+1+2+3) care determină şapte orbitali Existenţa a trei planuri nodale duce la apariţia a 8 lobi orientaţi icircn spaţiu după colţurile unui cub
11 Explicaţi pe scurt (icircn tabel) regula lui Klecikovsky (regula sumei n + l) de completare a straturilor electroniceElectronii unui atom se vor plasa mai icircntacirci icircn acei orbitali atomici care au energia cea mai joasă Această energie este determinată doar de numerele cuantice principal şi secundar Orbitalii aceluiaşi substrat care au acelaşi n şi l au aceeaşi energieOrdinea succesiunii straturilor şi substraturilor se stabileşte conform sumei (n+l) minime Subnivelele energetice se dispun icircn ordinea crescătoare a valorii acestei sume
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilorPe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroniPotentialul de ionizare Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)Afinitatea pentru electroni Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Definiţie Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat
- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale- oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2)-hidrogenul are numărul de oxidare +1 cu excepția cazului icircn care formează hidruri metalice
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)Caracteristicile legăturii ionice - se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni - formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar - formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline - formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei - legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Cei doi orbitali moleculari formaţi (diferiţi prin energie şi stabilitate) reprezintă un orbital de legătură de energie joasă şi un orbital de antilegătură de energie icircnaltăOrbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi)
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele
moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţiLegatura coordonativa Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se
deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţiNH3 + HCl harr (NH4
+ + Cl-) ionul de amoniuH2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-) ionul de hidroniu
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientareApar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn
moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem
exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv mi = atimesei unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de
deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc
icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsiveLa distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre
icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogenLegătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o
linie punctatăfrac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroniReacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Ordinea de completare a straturilor şi substraturilor va fi1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p
12 Explicaţi regula tablei de şah pentru completarea cu electroni a straturilor şi substraturilorPe o tablă imaginară se trec pe diagonală subnivelele s apoi tot pe diagonală spre stacircnga subnivelele p etc Completarea cu electroni are loc icircn ordinea ce apare pe orizontală
13 Definiţi potenţialul de ionizare şi afinitatea pentru electroniPotentialul de ionizare Definiţie Cantitatea de energie consumată de un atom ion sau moleculă izolată (icircn gaze) pentru icircndepărtarea unuia sau mai multor electroni şi de transformare icircn ioni pozitivi se numeşte energie sau potenţial de ionizare notat I (kJmol sau eVatom)Afinitatea pentru electroni Definiţie Energia degajată de un atom icircn procesul de acceptare a unui electron şi de transformare icircn ion negativ se numeşte afinitate pentru electroni notată cu A (kJmol sau eVatom)
14 Cum variază caracterul oxidant icircn grupe şi icircn perioade Care este cel mai oxidant element
15 Definiţi numărul de oxidare (valenţa) şi prezentaţi numerele de oxidare ale elementelor din grupele principale icircn funcţie de hidrogen oxigen şi fluor
Definiţie Numărul de oxidare reprezintă numărul de sarcini electrice pozitive sauu negative care se pot atribui unui atom icircntr-o combinaţie icircn funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale atomilor cu care este combinat
- fluorul (F) are numărul de oxidare (-1) icircn toate combinaţiile sale- oxigenul (O) are icircntotdeauna numărul de oxidare (-2) cu excepţia oxizilor de fluor icircn care are numărul de oxidare (+2)-hidrogenul are numărul de oxidare +1 cu excepția cazului icircn care formează hidruri metalice
16 Enumeraţi caracteristicile legăturii ionice (ale compuşilor ionici)Caracteristicile legăturii ionice - se datorează forţelor de atracţie electrostatice dintre ioni - formează asociaţii deschise icircn care fiecare ion tinde să se icircnconjoare cu un număr mare de ioni de semn contrar - formează agregate tridimensionale de ioni cu reţele cristaline - formulele brute atribuite combinaţiilor ionice reprezintă raportul de combinare al ionilor şi nu adevărata compoziţie a substanţei - legătura ionică nu este rigidă dirijată icircn spaţiu fapt ce permite dizolvarea icircn solvenţi polari- legătura ionică este o legătură puternică avacircnd o energie de 20 - 200 kcalmol
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Cei doi orbitali moleculari formaţi (diferiţi prin energie şi stabilitate) reprezintă un orbital de legătură de energie joasă şi un orbital de antilegătură de energie icircnaltăOrbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi)
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele
moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţiLegatura coordonativa Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se
deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţiNH3 + HCl harr (NH4
+ + Cl-) ionul de amoniuH2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-) ionul de hidroniu
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientareApar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn
moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem
exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv mi = atimesei unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de
deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc
icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsiveLa distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre
icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogenLegătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o
linie punctatăfrac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroniReacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
17 Precizaţi etapele de formare a legăturii ionice Exemplificaţi pentru CaCl2
18 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul H2O
19 Explicaţi formarea legăturii covalente prin teoria electronică la compusul HCN
20 Definiţi şi clasificaţi orbitalii moleculari Ce efect are prezenţa electronilor icircn orbitalii moleculari de antilegătură
Cei doi orbitali moleculari formaţi (diferiţi prin energie şi stabilitate) reprezintă un orbital de legătură de energie joasă şi un orbital de antilegătură de energie icircnaltăOrbitalii moleculari pot fi orbitali σ (sigma) şi orbitali π ( (pi)
21 Enumeraţi proprietăţile substanţelor covalente icircn stare solidă formează reţele de cristalizare atomică (diamant grafit sulf) sau reţele
moleculare Icircn cristalele moleculare forţele de atracţie icircntre molecule sunt foarte slabe de tip Van der Waals
au puncte de topire şi fierbere coboracircte solubilitate
substanţele formate din molecule nepolare sunt solubile icircn solvenţi nepolari (hidrocarburi derivaţi halogenaţi etc) cele care sunt solubile icircn apă (cum ar fi ureea glucidele) formează soluţii de neelectroliţi (nu conduc curentul electric)
substanţele covalente polare (acizi amoniac) sunt solubile icircn solvenţi polari respectiv icircn apă formacircnd soluţii de electroliţi
unele substanţe covalente pot exista icircn două sau mai multe structuri moleculare sau cristaline diferite (forme alotropice) oxigenul (O2 şi ozon O3 ) sulful (rombic şi monoclinic) fosforul (alb roşu şi negru) arsenul (metalic şi galben) carbon (diamant ndash cu reţea cubică - grafit ndash care cristalizează stratificat icircn sistem hexagonal şi cărbune)
22 Definiţi legătura coordinativă şi daţi două exemple de compuşi astfel formaţiLegatura coordonativa Reprezintă un caz particular al legăturii covalente şi se
deosebeşte de ea prin faptul că electronii puşi icircn comun provin numai de la unul din atomii care posedă electroni neparticipanţiNH3 + HCl harr (NH4
+ + Cl-) ionul de amoniuH2O + HCl laquo (H3O+ + Cl-) ionul de hidroniu
23 Explicaţi caracteristica legăturii chimice existente icircntre atomii metalelor
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientareApar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn
moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem
exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv mi = atimesei unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de
deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc
icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsiveLa distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre
icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogenLegătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o
linie punctatăfrac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroniReacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
24 Legături intermoleculare nespecifice forţele de orientareApar icircntre molecule cu asimetrie electronică (polare) sau icircntre ioni şi molecule polare Icircn
moleculele polare centrul sarcinilor pozitive diferă de centrul sarcinilor negative Un dipol este reprezentat ca o elipsă cu semne diferite icircn cele două extremităţi Putem
exprima valoarea momentului de dipol ca produs icircntre sarcina dipolului şi distanţa dintre cele două centre de sarcini μ = e middot d
Forţele de orientare variază invers proporţional cu temperatura La temperaturi mari agitaţia deranjează orientarea optimă25 Legături intermoleculare nespecifice forţele de inducţie
Apar icircntre moleculele polare şi nepolare Moleculele nepolare pot dobacircndi un moment dipol indus sub acţiunea cacircmpului electric al moleculei polare Momentul indus mi este proporţional cu cacircmpul inductiv mi = atimesei unde a este polarizabilitatea sau deformabilitatea moleculei nepolare Cele două momente indus şi inductiv (m = etimesd) se atrag reciproc
26 Legături intermoleculare nespecifice forţele de dispersie (electrocinetice London)Acţionează icircntre toate tipurile de molecule nepolare (H2 Cl2 CH4) Sunt cauzate de
deformări momentane ale icircnvelişurilor electronice icircn raport cu nucleele Aceste fluctuaţii din icircnveliş duc la apariţia unor momente de dipol instantanee care induc
icircn moleculele vecine un dipol contrar şi astfel apar forţe de atracţie dipol - dipol Aceste forţe se manifestă doar la molecule din imediata apropiere
27 Legături intermoleculare nespecifice forţele repulsiveLa distanţe foarte mici icircntre molecule icircncep să se manifeste şi forţe repulsive icircntre
icircnvelişurile electronice ale moleculelor Deoarece forţele repulsive cresc mai repede cu micşorarea distanţei decacirct cele atractive reuşesc să le echilibreze pe acestea din urmă şi din această cauză moleculele se pot apropia unele de altele numai pacircnă la o anumită distanţă
Această distanţă poate fi considerată drept suma razelor Van der Waals ale moleculelor fiind o distanţă de echilibru atunci cacircnd forţele repulsive le egalează pe cele atractive Razele Van der Waals sunt mai mari ca razele atomice şi se extind pacircnă icircn partea exterioară a regiunii ocupate de electronii atomului
28 Definiţi şi explicaţi apariţia legăturilor (punţilor) de hidrogenLegătura de hidrogen este o atracţie electrostatică de tip special şi se figurează printr-o
linie punctatăfrac14X - Hfrac14frac14 X - H frac14frac14 X - H frac14
Această legătură se explică prin capacitatea atomului de hidrogen deja implicat icircntr-o legătură icircn cadrul unei molecule de a forma o legătură slabă cu atomul electronegativ al altei molecule vecine legătură numită punte de hidrogen
Explicaţie hidrogenul este legat covalent de unul din atomii electronegativi El se deosebeşte de toţi ceilalţi atomi prin particularitatea că norul electronic din jurul său este foarte subţire şi sarcina pozitivă a nucleului este ecranată doar de doi electroni
29 Clasificaţi tipurile de reacţii cu transfer de electroniReacţii cu transfer de electroni (redox)
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
A reacţii de formare a1 - prin combinarea2 - prin adiţie
B reacţii de descompunere b1 - electrochimică b2 - termică b3 - fotochimică
C reacţii de substituţie c1 - icircn fază eterogenă c2 ndash icircn fază omogenă
D reacţii de schimb
30 Scrieţi ecuaţia reacţiei redox icircntre permanganat de potasiu şi acid sulfuric Ce caracter are permanganatul
31 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor ioniciAre loc prin combinarea elementelor situate la intervale mari pe scara electronegativităţii
relative Icircntre aceşti atomi este posibil transferul electronilor astfel ca ei să-şi completeze structura electronică a gazului rar cel mai apropiat Exemplu metalele alcaline şi halogenii sau elementele grupei VIa NaCl KCl CaCl2 NaBr NaI BaO CaO etc Exemplu Ca + Cl2 rarr CaCl2
32 Reacţii redox de formare prin combinare icircn cazul compuşilor covalenţiCompuşii covalenţi au molecule polare sau nepolare Din această categorie de reacţii fac parte
formarea hidrurilor covalente (HCl H2O NH3 H2S etc) formarea oxizilor covalenţi (CO CO2 NO2 SO2 (P2O3)2 (P2O5)2 etc) formarea halogenurilor covalente (PCl3 PCl5 Al2I6 Al2Br6 etc)
33 Reacţii redox de formare prin adiţie obţinerea combinaţiilor complexeUnii produşi de reacţie rezultă icircn urma adiţiei unor radicali liberi (atomi liberi) la molecule Exemplu H + O=O + H rarr H-O-O-H (H2O2) Alte reacţii redox de acest gen au loc cu formare de combinaţii complexe 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
(tetrahidroxoaluminatul de sodiu) Icircn exces de NaOH se obţine hexahidroxoaluminatul trisodic 2 Al + 6 NaOH + 6 H2O rarr 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2
2 Al0 - 6e- rarr 2 Al3+ 1 6 H+ + 6e- rarr 6 H0 1
34 Reacţii redox de descompunere termicăExemplu 2 HI (3600C) rarr H2 + I2
2 NH3 (7000C) rarr N2 + 3 H2
Exemplu descompunerea cloratului de potasiu icircn perclorat de potasiu şi clorură de potasiu 4 KClO3 rarr 3 KClO4 + KCl
Cl5+ - 2e- rarr Cl7+ 3 Cl5+ + 6e- rarr Clmacr 1
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Exemplu descompunerea percloratului de potasiu icircn clorură de potasiu şi oxigen molecular KClO4 rarr KCl + 2 O2
Cl7+ + 8e rarr Clmacr 1 O2- - 2e - rarr O0 4
35 Reacţii redox de descompunere electro-chimicăLa trecerea curentului electric prin soluţiile sau topiturile electroliţilor au loc procese de electroliză Aceste procese sunt
orientarea ionilor către electrozi transformarea ionilor icircn atomi sau molecule
Exemplu descompunerea electrochimică icircn topitura de NaCl Icircn procesul de electroliză reacţiile redox duc la neutralizarea ionilor Na+ şi Clmacr şi transformarea lor icircn atomi respectiv molecule
C (minus) 2 Na+ + 2e- rarr 2 Na A (+) 2 Cl macr minus 2e - rarr Cl 2 2 (Na+ + Clmacr) rarr 2 Na + Cl2
36 Definiţi potenţialul de electrod şi scrieţi ecuaţia lui Nernst de calcul a acestuiaDefiniţie Trecerea ionilor de metal icircn soluţie şi invers creează pe suprafaţa de separare o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrodValoarea potenţialului de electrod este dată de relaţia lui Nernst
37 Reacţii redox de descompunere fotochimicăReacţiile chimice provocate de lumină se numesc fotochimice Moleculele ce absorb o cuantă de energie egală cu energia de disociere a unei legături chimice se pot desface icircn atomi sau radicali liberi Exemple reacţii de descompunere ale unor hidruri (NH3) hidracizi (HI HCl HBr) halogenuri (AgBr AgCl AgI)
38 Reacţii redox de substituţie icircn fază eterogenăa) Metalele din grupa Ia şi IIa intră icircn reacţie cu apa Reacţiile sunt de tip redox de
substituire a hidrogenului cu atomi de metal 2 Me + 2 H2O rarr 2 MeOH + H2 2 Me - 2e- rarr 2 Me+ 2 H+ + 2e- rarr H2
b) Metalele reacţionează cu acizii şi sărurile lor 2 Al + 6 HCl rarr 2 AlCl3 + 3 H2
c) Metalele substituie alte metale din sărurile acestora Cu + 2 AgNO3 rarr Cu(NO3)2 + 2 Ag
39 Reacţii redox de substituţie icircn fază omogenăExemplu Aluminotermia reprezintă reacţia de obţinere a unui metal printr-o icircnlocuire cu altul cu potenţial de ionizare mai mic
Ε=Ε0minusRsdotTnsdotF
ln[ ox ][red ]
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Fe2O3 + 2 Al rarr Al2O3 + 2 Fe HgS + Fe rarr FeS + Hg
40 Reacţii redox de schimbDeşi reacţiile de schimb au loc icircn general fără modificarea numărului de oxidare cazuri izolate se icircncadrează icircn tipul reacţiilor cu transfer de electroni 2 HgCl2 + SnCl2 rarr Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 rarr 2 Hg + SnCl4
41Enumeraţi cacircteva aplicaţii ale reacţiilor redox
42Definiţi acizii şi bazele conform teoriei transferului de protoni (Broumlnsted) Prezentaţi o clasificare a acizilor şi bazelor din perspectiva acestei teoriiConform teoriei lui Broumlnsted un acid este o specie chimică icircn stare să cedeze protoni iar o bază este specia chimică ce acceptă protoniAcizi - neutri HCl H2SO4 CH3COOH H2O etc - cationici H3O+ NH4
+ etc - anionici HSO4
minus H2PO4minus HPO4
2minus etc Baze - neutre H2O NH3 - anionice Clminus HSO4
minus CH3COOminus HOminus - polianionice SO4
2minus HPO42minus PO4
3minus etc
43Definiţi amfoliţii (substanţele amfotere) Scrieţi reacţiile care demonstrează caracterul amfoter al apei şi amoniaculuiAmfoliţi (substanţe amfotere) Substanţele care se comportă ca acizi icircn reacţie cu bazele şi ca baze icircn reacţie cu acizii au caracter amfiprotic
44Explicaţi caracterul amfoter al aminoacizilorPrin ionizare aminoacidul formează un ion dipolar (amfion)Icircn mediu acid amfionul se comportă ca o bază acceptacircnd un proton iar icircn mediu bazic se comportă ca un acid donacircnd un proton
45Definiţi gradul de ionizare şi precizaţi cum se icircmpart electroliţii icircn funcţie de valorile acestuiaFracţiunea de substanţă ionizată (transformată icircn ioni ce pot conduce curentul electric) reprezintă gradul de ionizare al substanţei respective El se notează cu micro şi se calculează astfel
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Icircn funcţie de gradul de ionizare electroliţii se icircmpart icircn electroliţi tari atunci cacircnd ionizarea este totală şi micro = 1 (sau valori foarte apropiate) şi electroliţi slabi la care gradul de ionizare microreg0
46Deduceţi expresia constantei de aciditate Ka pentru o reacţie generală de ionizare a unui acid sau pentru un caz particular
47Deduceţi legea diluţiei a lui Ostwald icircn cazul ionizării unui acid
48Deduceţi expresia constantei de bazicitate (Kb) icircn reacţia de ionizare a amoniacului icircn soluţie
NH3 + H2O NH4+ + OH-
49Produsul ionic al apeiProdusul ionic al apei se defineşte ca fiind produsul concentraţiilor ionilor apei sau produsul activităţilor ionilor apei
50Exponent de hidrogen (pH) definiţie expresie aplicaţiiDefiniţie Exponentul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (Soumlrensen 1909)
Aplicatii
multe reacţii biochimice se petrec icircn soluţii neutre slab acide sau bazice pH-ul sacircngelui uman este de 736 la 250Clichidele din mediul intern al organismului sunt slab bazice sucul gastric este puternic acid (pH = 17) iar cel intestinal este bazic (pH 8) dezvoltarea normală a plantelor nu poate avea loc decacirct la valori de pH slab acide neutre sau slab bazice Icircn cazul icircn care solul are o reacţie acidă sau bazică i se corectează pH-ul prin aplicare de amendamente
CH 3O+sdotC
Aminus
CHA
Ka=
Ka=αsdotCtimesαsdotC(1minusα )sdotC
= α2C(1minusα )
Kb=CNH
4+sdotC
OHminus
CNH 3
pH=minuslgCH3O+=lg
1C
H3
O+
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
51Reacţii de neutralizare definiţie exemple indicatori acido-baziciDefinitie Procesul de neutralizare are loc intre un acid si o baza rezultand o sare si apaEx HCl + NaOH = NaCl + H2O
(H+ + Cl-) + (Na+ + OH-) = (Na+ + Cl-) + H2O
Un indicator este o substanţă organică ce poate exista icircn două forme ca acid (simbol HIA) sau ca baza sa conjugată (simbol IB
-) Cele două forme se deosebesc prin culoarea lor
52Soluţii tampon definiţie exemple raport de tamponareSoluţiile care icircşi schimbă foarte puţin pH-ul atunci cacircnd li se adaugă (icircn cantităţi limitate)
un acid tare sau o bază tare se numesc soluţii tampon Ele sunt amestecuri echimoleculare formate dintr-un acid slab şi baza sa conjugată (sarea acidului cu o bază tare) sau dintr-o bază slabă şi acidul său conjugat (sarea bazei cu un acid tare)
pH-ul soluţiei tampon depinde de raportul concentraţiilor acidsare numit raport de tamponare O soluţie are acţiune tampon atacirct timp cacirct acest raport nu este nici prea mic nici prea mare şi se menţine icircntre limitele 01 ndash 10 deci icircntre (pKa -1) şi (pKa+1)
Exemplereacţiile catalizate de enzime au loc cu viteze remarcabile la un anumit pH care este menţinut constant de către soluţiile tampon din organismele viiicircn sacircnge valoarea pH-ului este menţinută constantă prin acţiunea a două sisteme tampon fosfat monosodic ndash fosfat disodic şi acid carbonic ndash dicarbonat de sodiu
53Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
A- + H2O harr HA + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab şi o bază tare Daţi un exemplu de astfel de sare
dar CH2O = constantă
Exprimăm COH- icircn funcţie de Kw (produsul ionic al apei)
Ke-constata de echilibruKa-constata de aciditate Kh-constata de hidroliza
Exemplu (2Na+ + CO32-) + 2H2O H2CO3 + 2(Na+ + OH-)
Ke=CHAsdotC
OHminus
C H2O iquestCAminus
KesdotCH 2O=Kh =CHA iquestC
OHminus
CAminus
Kw=CH3 O+sdotC
OHminus
CHA
CAminussdotC
H 3O+
= 1Ka
Kh=CHAsdotK w
CAminussdotC
H 3O+
Kh=Kw
Ka
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
54Deduceţi expresia constantei de hidroliză utilizacircnd legea echilibrelor chimice şi relaţia produsului ionic al apei icircn următorul caz
Me+ + 2H2O harr MeOH + H3O+ - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid tare şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
Consideracircnd CH2O2 constantă
Exprimacircnd CH3O+ icircn funcţie de produsul ionic al apei
Raportul icircn care Kb - constantă de bazicitate
Relaţia Kh devine
Exemplu (NH4+NO3
-) + 2H2O NH4OH + H3O+ + NO3-
55Deduceţi expresia constantei de hidroliză icircn următorul cazMe+A- + 3H2O harr MeOH + HA + H3O+ + OH- - hidroliza unei sări provenite dintr-un acid
slab şi o bază slabă Daţi un exemplu de astfel de sare
56Ionii metalici hidrataţi şi acţiunea lor icircn solIonii metalici hidrataţi se formează la dizolvarea icircn apă a unor săruri feroase de aluminiu de zinc
Ke=C MeOHsdotC
H 3O+
CMe+iquestCH2O2 KesdotC
H 2O2=Kh =CMeOH iquestC
H3 O+
CMe+
Kh=CMeOHsdotK w
CMe+sdotC
OHminus
CH 3O+=
KwC
OHminus
CMeOH
CMe+sdotC
OHminus
= 1Kb
Kh=Kw
Kb
Kh
=CHAsdotC
HOminus
CAminus
=K w
KaK
h=CMeOHsdotC
H 3O+
CMe+
=K w
K b
Kh=Kh
sdotKh
=K
w2
KasdotKb
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Icircn cazul acestor săruri dizolvarea este icircnsoţită şi de hidroliză (Al3+ + 3NO3
-) + 6H2O [Al(H2O)6]3+ + 3NO3-
Ionul [Al(H2O)6]3+ se comportă icircn soluţie apoasă ca un acid[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(OH) (H2O)5]2+ + H3O+ Ionizarea continuă pacircnă icircn ultima treaptă de ionizare [Al(OH) (H2O)5]2+ + H2O [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O [Al(OH)3(H2O)3]+ H3O+
57Dizolvarea compuşilor ionici şi covalenţiDizolvarea solidelor icircn lichide constă icircn desfacerea legăturilor chimice dintre particulele care alcătuiesc substanţa solidă (proces endoterm) şi formarea de noi legături icircntre ele şi particulele de solvent (proces exoterm) Acest proces exoterm se numeşte solvatare iar cacircnd solventul este apa hidratare Cristalele cu reţele ionice cum sunt clorura de sodiu şi multe alte săruri precum şi alţi compuşi ionici se dizolvă icircn apă datorită solvatării ionilor lor cu moleculele de apă formacircndu-se legături ion-dipol fiecare ion se icircnconjoară cu un număr de dipoli orientaţi spre ion cu polul de semn contrar acestuia
58Apa ndash dizolvant universalIcircn natură apa se află sub cele trei stări de agregare solidă lichidă şi gazoasă
icircn stare gazoasă sub formă de vapori apa se găseşte icircn atmosferă icircn concentraţie variabilă icircn funcţie de temperatură şi presiuneicircn stare lichidă apa formează hidrosfera (71 din suprafaţa globului pămacircntesc) icircn stare solidă apa se găseşte icircn gheţari volumul lor din regiunea arctică şi antarctică fiind de 29 107 km3
59Definiţi solubilitatea substanţelor solide şi enumeraţi cacircteva categorii de combinaţii solubile şi insolubilePrin solubilitate sau grad de solubilitate se icircnţelege cantitatea maximă de substanţă care la o anumită temperatură se poate dizolva icircntr-o anumită cantitate de dizolvant
60Daţi zece exemple de hidruri ionice sau covalente
61Tipuri de combinaţii chimice combinaţii binareCombinaţii binare Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Hidrurile sunt combinaţiile atomului de hidrogen cu alte elemente ale sistemului periodic Definiţie Oxizii sunt combinaţiile oxigenului cu metalele şi nemetaleleDefiniţie Sulfurile sunt combinaţii ale sulfului cu metalele şi cu unele nemetale
62Solubilitatea substanţelor gazoaseSolubilitatea unui gaz icircn lichid este proporţională cu presiunea sa parţială conform legii lui Henry xa = A middot pa
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
unde xa = fracţia molară a gazului pa = presiunea parţială a gazului deasupra soluţiei şi A = constanta lui HenryO altă mărime care exprimă solubilitatea gazelor icircn lichide este coeficientul de absorbţie (sau de solubilitate) ce reprezintă cantitatea de gaz (la 00C şi 1 atm) care se dizolvă icircn condiţii date icircntr-un litru de lichid
63Tipuri de combinaţii chimice combinaţii ternareHidroxizii şi oxiacizii sunt combinaţii care conţin oxigen hidrogen şi metal respectiv nemetal Hidroxizii metalelor din grupele Ia şi IIa sunt baze puternice Formulele brute ale combinaţiilor ternare din perioada a III-a sunt prezentate icircn continuare NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 H3PO4 H2SO4 HClO4
baze oxiacizi
64Tipuri de combinaţii chimice combinaţii complexeCombinaţiile complexe se formează prin reacţia unor molecule cu alte molecule sau ioni De exemplu ionii de halogen dau ioni complecşi cu multe halogenuri covalente BF3 + KF rarr K+[BF4]- fluoroborat de potasiu AlF3 + 3 NaF rarr 3 Na+[AlF6]3- fluoroaluminat de sodiu
65Combinaţiile metalelor şi nemetalelor oxiziiOxizii Elementele din grupele principale formează oxizi icircn starea maximă de oxidare (egală cu numărul grupei din sistemul periodic) Formula generală a acestor oxizi este M2
+O2- M2+O2- M23+O3
2- M4+O22- M2
5+O52- M6+O3
2- M27+O7
2- structuri ionice structuri covalent-ionice structuri covalente
66Combinaţiile metalelor şi nemetalelor hidroxiziiIonul hidroxil (OH-) se formează prin pierderea unui proton din molecula de apă Icircn apă ionul hidroxil se află icircn cantitate foarte mică Soluţiile alcaline ale bazelor conţin ioni OH- icircn funcţie de tăria lor H2O + B laquo HO- + BH+ H2O + NH3 laquo HO- + NH4
+
Definiţie Hidroxizii sunt compuşi care conţin gruparea HO- legată de atomul unui element
67Combinaţiile metalelor şi nemetalelor sărurileDefiniţie Sunt compuşi chimici proveniţi din reacţia unui acid cu o bazăAcizii di- şi poliprotici pot forma săruri acide şi neutre prin icircnlocuirea succesivă a protonilor cu alţi cationi de exemplu H2CO3 rarr HCO3
- rarr CO32-
(acid carbonic) (dicarbonat carbonat acid) (carbonat neutru)
68Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Li ndash spodumen LiAl(SiO3)2 Na ndash halit (NaCl tehnic) - salpetru de Chile (NaNO3 natural)
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
K ndash silvină (KCl natural) - silvinită (KCl + NaCl) - shoumlnit (K2SO4timesMgSO4times6 H2O) Cs şi Rb se găsesc foarte rar iar Fr se obţine din 227
89Ac prin dezintegrareProprietăţi fizice Metalele alcaline au consistenţă moale pot fi tăiate cu cuţitul Icircn tăietură proaspătă au luciu alb-argintiu care dispare după scurtă vreme din cauza oxidării Densitatea este variabilă crescacircnd cu numărul atomic sodiul şi potasiul plutesc pe apă iar litiul pe petrol Se dizolvă icircn amoniac lichid formacircnd soluţii de culoare albastră
69Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline) proprietăţi chimice şi importanţa acestor elementeProprietăţi chimice Formează hidruri halogenuri diferiţi oxizi hidroxizi şi combinaţii complexe Din cauza marii reactivităţi metalele alcaline se păstrează icircn vase complet icircnchise sub un strat de petrol cu ale cărui componente nu se combină Importanţă Sodiul şi potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii sodiul este necesar animalelor şi potasiul plantelor Sodiul este asimilat de plante numai atunci cacircnd se află icircn exces icircn mediul icircnconjurător cum este cazul la plantele marine Litiul joacă un rol important icircn creierul uman carbonatul de litiu se foloseşte icircn tratamentul stărilor maniaco-depresive Ionul K+ joacă un rol foarte important icircn fiziologia vegetalăSărurile de sodiu sunt folosite icircn industria fabricării produselor cloro-sodice
70Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) stare naturală şi proprietăţi fiziceStare naturală Be beril Be3Al2(SiO3) 6 fenacit (Be2SiO4)Mg magnezit (MgCO3)
dolomit (MgCO3 times CaCO3) carnalit (MgCl2 times KCl times 6 H2O)
Ca calcar marmură cretă (CaCO3) gips (CaSO4 times 2 H2O) anhidrit (CaSO4) fluorină (CaF2)
Sr celestină (SrSO4) stronţianit (SrCO3)
Ba baritină (BaSO4)Ra pehblendă (U3O8 ndash 014 gt)Proprietăţi fizice Elementele din grupa IIa sunt metale cenuşii cu excepţia magneziului care este alb-argintiu Din cauza razei mici beriliul este un metal dur (duritate 6-7 zgacircrie sticla) iar celelalte au duritate mică
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Densitatea lor este mai mare ca a apei crescacircnd cu creşterea numărului atomic
71Grupa IIa a sistemului periodic (metale alcalino-pămacircntoase) proprietăţi chimice şi importanţăProprietăţi chimice Ionii metalelor alcalino-pămacircntoase formează complecşi chelatici cu diferiţi compuşi Ca exemplu complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+ Mg2+ etc)Această proprietate este folosită pentru icircndepărtarea ionilor de Ca şi Mg din apele dure Importanţă Beriliul - construirea de reactoare nucleare absoarbe foarte puţin radiaţiile X Magneziul ndash aliaje - funcţionarea unor enzime (carboxilaza) - rol foarte important icircn viaţa plantelor (icircn compoziţia clorofilei) Calciul - icircn constituţia scheletului animalelor sub influenţa vitaminei D - ionii de calciu au un rol important icircn coagularea sacircngelui şi răspunsul muscular - calciul este indispensabil pentru acţiunea fiziologică a unor enzime
72Grupa IIIa a sistemului periodic stare naturală proprietăţi chimice importanţăStare naturală B - acid boric ndash icircn apele calde izvoare termale - borax natural (Na2B4O7 ∙ 10 H2O) Al - criolită naturală (Na3[AlF6]) - bauxită (Al2O3)
-aluminosilicaţi (feldspaţi zeoliţi) Ga In Tl ndash icircn cantităţi foarte mici
Proprietăţi chimice
Importanţă practică prezintă aluminiul mai ales ca metal Este mult folosit icircn industria aeronautică fiind uşor şi neprezentacircnd fenomenul de coroziune
2 M + 3 X2 reg 2
MX3 X2 ndash halogeni Tl cu
iodul TlI3
4 M + 3 O2 reg 2
M2O3 Temperaturi mari Tl
formează Tl2O
2 M + 3 S reg M2S3 Temperaturi mari Tl formează Tl2S
2 M + N2 reg 2 MN M = numai Al
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
73Grupa IVa a sistemului periodic proprietăţi chimice ale elementelorProprietăţi chimice
Reacţii chimice Observaţii
M + 2 X2 reg MX4 X2 ndash halogeni Pb formează PbX2
M + O2 reg MO2 Ge şi Sn la temperaturi mari Pb formează PbO sau Pb3O4
C + O2 regCO2 CO2 + H2O laquo H2CO3
M + 2 H+ reg M2+ + H2 M = Sn şi Pb (reacţia cu acizii)
74Grupa IVa a sistemului periodic carbonul ndash stare naturală şi proprietăţi caracteristiceStare naturală C - diamant ndash structură cubică hibridizare sp3 duritate 10 (scara Mohs) cristale incolore roşii albastre verzi şi galbene nu conduce curentul electric
- grafit ndash foarte rar icircn stare pură (uneori impurităţile depăşesc 50) masă solidă neagră prezintă fenomen de clivaj (desprindere icircn foiţe subţiri) are structură hexagonală hibridizare sp2 duritatea pe o direcţie perpendiculară pe straturi = 65 iar pe direcţia straturilor = 05 are o bună conductibilitate electricăProprietati caracteristice
Carbonul se deosebeşte prin comportarea sa de restul elementelor din grupă El este un nemetal tipic iar staniul şi plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprietăţi de semiconductori)Carbonul hibridizează la fel şi siliciul Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 şi sp formacircnd legături duble (sP) şi triple (s2P)
75Grupa Va a sistemului periodic azotul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturală N - liber ndash icircn natură ca N2 ndash 768 (masă) sau 7906 (volum) - salpetru de Chile (NaNO3) - salpetru de India (KNO3) - icircn proteine Proprietăţi chimice ale azotului şi compuşilor lui
Reacţii ale azotului
Reacţii chimice Observaţii
N2 + 6 Li reg 2 Li3N N3- se formează cu metalele active
N2 + 3 Mg reg Mg3N2
N2 + 3 H2 laquo 2 NH3 p = 200-600 atm t = 400-6000C
N2 + O2 laquo 2 NO Reacţie endotermă
76Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu azot
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Reacţii ale compuşilor cu azot
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Reacţii chimice Observaţii
NH3 + H+ laquo NH4+ Baza NH3 icircn reacţie cu un acid
NH3 + LiCH3 reg LiNH2 + CH4 LiNH2 ndash amidură de litiu
NH4+ + HO- laquo NH3 + H2O
4 NH3 + 5 O2 reg 4 NO + 6 H2O
NH4NO3 reg N2 + 2 H2O + frac12 O2
NH4NO3 reg N2O + 2 H2O Reacţie cu explozie
2NH3+ 3 CuO reg N2 + 3Cu + 3H2O
3Cu+8HNO3reg2NO+3Cu(NO3)2+4H2O
2 NO + O2 laquo 2 NO2
NO + NO2 reg N2O3
2 NO2 laquo N2O4
2 NO2 + H2O reg HNO3 + HNO2
3 NO2 + H2O reg 2 HNO3 + NO
N2O5 + H2O reg 2 HNO3
4 HNO3 + P4O10 reg 2 N2O5 + 4 HPO3
S+ 6 HNO3 reg H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O
C+ 4 HNO3 reg CO2 + 4 NO2 + 2 H2O
77Grupa Va a sistemului periodic fosforul - stare naturală şi proprietăţi chimiceStare naturalaP (forme alotrope P alb şi P roşu) - icircn acizi nucleici proteine - apatite [Ca5(PO4)3X] X = F- Cl- OH- - fosforite [Ca10(PO4)6timesCO3]times[Ca5(PO4)3OH] - magnetită struvită - icircn păr unghii dinţi - se găseşte un amestec de apatită şi carbonat de apatită
Reacţii chimice Observaţii
Reacţii ale fosforului P4
P4 + 12 Na reg 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-
P4 + 6 Mg reg 2 Mg3P2
P4 + 3 O2 reg P4O6 p = 200-600 atm t = 400-6000C
P4 + 5 O2 reg P4O10 Reacţie endotermă
P4 + 6 X2 reg 4 PX3 X = F2 Cl2 Br2 I2
P4 + 10 X2 reg 4 PX5 X = F2 Cl2 Br2 I2
78Grupa Va a sistemului periodic proprietăţile chimice ale compuşilor cu fosfor
Reacţii ale compuşilor cu fosfor
P3- + 3 H+ reg PH3 Hidrogen fosforat
PX3 + 3 H2O reg H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos X-halogen
PX5 + H2O reg POX3 + 2 HX POX3 ndash oxihalogenură de fosfor
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
PX5 + 4 H2O reg H3PO4 + 5 HX
P4O6 + 6 H2O reg 4 H3PO3
P4O10 + 6 H2O reg 4 H3PO4 Reacţie cu explozie
H3PO4 + HO-regH2PO4- HPO4
2- PO43- Se formează fosfaţi
2 H3PO4 reg H4P2O7 + H2O H4P2O7 ndash acid pirofosforic
H3PO4 reg HPO3 + H2O HPO3 ndash acid metafosforic
n MH2PO4 reg (MPO3)n + n H2O MH2PO4 ndash fosfat primar
2 M2HPO4 reg M4P2O7 + H2O M2HPO4 ndash fosfat secundar
79Grupa VIa a sistemului periodic oxigenulEste elementul cel mai răspacircndit - icircn litosferă (473) icircn hidrosferă (858) icircn atmosferă (232-masă sau 209-volum) Oxigenul formează cu elementele vecine cu el icircn perioada 2 şi anume cu N şi C duble legături Prin această proprietate chimia oxigenului se deosebeşte mult de cea a sulfului seleniului şi telurului care nu formează legături duble Aproape toate elementele se combină cu oxigenul molecular formacircnd oxizi Icircn afară de gazele rare numai halogenii şi metalele nobile nu reacţionează direct cu oxigenul Combinarea unui element cu oxigenul poartă numele de ardere Aceste procese pot fi arderi vii cacircnd au loc cu degajare mare de căldură şi lumină şi pot fi oxidări sau arderi lente care se petrec la temperaturi joase şi cu viteză mică Oxidările lente se petrec icircn organismele vii şi sunt esenţiale pentru viaţa acestora
80Grupa VIa a sistemului periodic apa ndash hidrura de oxigenApa este una din cele mai răspacircndite substanţe icircn natură mai ales icircn stare lichidă formă icircn care acoperă 23 din suprafaţa globului alcătuind apele de suprafaţă Apa sub formă de precipitaţii completează apa racircurilor din care o parte străbate straturile de pămacircnt formacircnd apele freatice iar o parte este pierdută prin evaporare Icircn natură nu există apă chimic pură Compoziţia chimică a acestei ape variază cu natura rocilor cu care a fost icircn contact Cel mai scăzut conţinut icircn substanţe minerale dizolvate icircl are apa izvoarelor de munte şi cea provenită din topirea gheţarilor Etapele cuprinse icircn purificarea apei sunt următoarele- sedimentarea - se face pentru depunerea prin decantare a impurităţilor pentru separarea particulelor fine se introduc coagulanţi cum ar fi sărurile de aluminiu de fier gelul de silice - filtrarea - se face trecacircnd apele prin straturi de pietriş şi nisip care reţin aproape toate impurităţile - sterilizarea - are drept scop purificarea apei din punct de vedere biologic adică icircndepărtarea completă a germenilor patogeni şi reducerea conţinutului icircn bacteria
81Grupa VIa a sistemului periodic sulful ndash stare naturală şi proprietăţi fiziceSulful Se găseşte icircn cantităţi mari icircn natură atacirct liber cacirct şi sub formă de combinaţii (sulfuri ale metalelor tranziţionale şi sulfaţi)pirita (FeS2) blenda (ZnS) calcopirita (FeCuS2) galena (PbS) gipsul (CaSO4times2H2O) barita (BaSO4)
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Proprietăţi fizice Este o substanţă solidă cristalină de culoare galbenă şi prezintă două forme alotropice sulful rombic şi sulful monoclinic Ambele forme sunt solubile icircn sulfură de carbon şi alţi solvenţi organici (benzen petrol) Sulful are icircn unii compuşi ai săi o tendinţă spre catenare adică spre formare de lanţuri compuse din doi sau mai mulţi atomi
82Grupa VIa a sistemului periodic proprietăţile chimice ale sulfului şi ale compuşilor cu sulfProprietăţi chimice ale sulfului şi ale principalilor săi compuşi
Reacţii chimice Observaţii
Reacţiile sulfului elementar
M + S reg MS Se formează sulfuri S2- M-metal activ
H2 + S laquo H2S
E + S reg ES2 E ndash C Si Ge
E + S reg ES E ndash Sn Pb
S + O2 reg SO2
S + 3 F2 reg SF6
Reacţii ale compuşilor cu sulf
S2- + 2 H+ reg H2S H2S ndash reducător puternic
H2S + O2 reg S + H2O
2 H2S + 3 O2 reg 2 SO2 + 2H2O
2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Oxidare catalitică
SO2 + H2O laquo H2SO3 H2SO3 ndash acid sulfuros
SO3 + H2O reg H2SO4
83Grupa VIa a sistemului periodic dioxidul de sulf şi acidul sulfurosDioxidul de sulf şi acidul sulfuros Dioxidul de sulf (SO2) se obţine prin arderea icircn aer a sulfului sau a sulfurilor metalice S + O2 reg SO2 4 FeS2 + 11 O2 reg 2 Fe2O3 + 8 SO2
Proprietăţi fizice şi chimice SO2 este un gaz incolor cu miros icircnecăcios uşor lichefiabil prin comprimare Dioxidul de sulf lichid este un bun solvent pentru multe alte substanţe organice şi anorganice Cu oxidanţii puternici dioxidul de sulf reacţionează ca un agent reducător SO2 + 2 HNO3 reg H2SO4 + 2 NO2
Icircn soluţie apoasă dioxidul de sulf formează icircn proporţie mică acidul sulfuros SO2 + H2O laquo H2SO3 Acidul sulfuros nu poate fi izolat din soluţia sa apoasă căci la icircncălzire echilibrul reacţiei s-ar deplasa spre stacircnga SO2 părăsind soluţiaAcidul sulfuros este un acid slab diprotic cea de-a doua treaptă de ionizare avacircnd loc numai la diluţii foarte mari
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
84Grupa VIa a sistemului periodic trioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf şi acidul sulfuricTrioxidul de sulf se prepară prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigen din aer 2 SO2 + O2 reg 2 SO3 Proprietăţi fizice şi chimice La temperatura obişnuită SO3 este un lichid iar la temperatura de 1680C se solidifică Din punct de vedere chimic este o substanţă foarte reactivă Cu apa reacţionează violent dacircnd acid sulfuric SO3 + H2O reg H2SO4 Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizează icircn două trepte de ionizare H2SO4 + H2O laquo H3O+ + HSO4
- HSO4
- + H2O laquo H3O+ + SO42-
85Grupa VIa a sistemului periodic importanţa sulfului şi a compuşilor luiImportanţa sulfului şi a compuşilor săi Sulful este o componentă nelipsită a proteinelor substanţe ce se află icircn toate celulele vii Intră icircn componenţa unor vitamine glicozizi (substanţe ce imprimă gustul caracteristic de iute ndash icircn muştar usturoi hrean etc) Unele bacterii şi unele alge oxidează hidrogenul sulfurat transformacircndu-l icircn sulf pe care icircl acumulează icircn celulele lor Dioxidul de sulf icircn concentraţie mare icircn aer este toxic El este nociv şi pentru plante - se dizolvă icircn apa de pe frunze şi se oxidează parţial dacircnd acid sulfuric care este puternic coroziv Aceeaşi acţiune corozivă o au gazele sulfuroase şi asupra statuilor din marmură Acidul sulfuric se fabrică icircn cantităţi foarte mari fiind utilizat - la fabricarea icircngrăşămintelor fosfatice - icircn industria petrolului (la rafinare) - icircn industria petrochimică (la obţinerea de alcooli din alchene) - icircn industria medicamentelor la acumulatori etc
86Grupa VIIa a sistemului periodic hidracizii şi oxiacizii halogenaţi şi importanţa lorHidracizi halogenaţi Toţi halogenii reacţionează cu apaX2 + H2O laquo HOX + (H+ + X -)Hidracizii halogenaţi sunt gaze incolore Icircn stare pură nu conduc curentul electric dar icircn soluţie apoasă sunt electroliţi puternici cu excepţia acidului fluorhidric Acesta prezintă proprietăţi speciale datorită faptului că icircn stare anhidră formează asociaţii moleculare prin legături de hidrogen Oxizi şi oxiacizii halogenaţi Halogenii reacţionează cu oxigenul formacircnd oxizi şi respectiv oxiacizi (exceptacircnd fluorul) icircn care au numere de oxidare pozitive Icircn tabel sunt prezentaţi compuşii halogenilor cu oxigenul respectiv oxizii şi oxiacizii halogenilorAtacirct oxiacizii cacirct şi sărurile lor au un caracter puternic oxidant dar au stabilitate mică şi nu pot fi izolaţi din soluţie Acidul hipocloros (apa de clor) şi hipocloritul de sodiu sunt mult folosiţi icircn industria textilă ca decoloranţi Clorura de var este un material care se foloseşte ca dezinfectant şi decolorant
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
87Hidrogenul proprietăţi izotopi importanţăProprietăţi fizice Hidrogenul este un gaz incolor inodor greu lichefiabil (al doilea după heliu) Are cea mai mare viteză de difuzie şi cea mai mică densitate fiind de 144 ori mai uşor decacirct aerul Este foarte puţin solubil icircn lichide La temperaturi icircnalte este dizolvat icircn unele metale Proprietăţi chimice Caracterul său chimic icirci permite formarea de covalenţe puternice Cu metalele active (grupa metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoase) formează combinaţii ioniceCombinaţiile hidrogenului cu metalele şi nemetalele se numesc hidruri Importanţa hidrogenului
serveşte icircn cantităţi mari la prepararea amoniacului prin sintezăicircn reacţii de hidrogenare a legăturilor ndashC=C- din grăsimi (obţinerea margarinei din uleiuri vegetale)este folosit drept combustibil pentru rachetele spaţialeintră icircn constituţia tuturor substanţelor organice
Izotopii hidrogenului Hidrogenul are doi izotopi 2
1H numit deuteriu (simbol D) şi tritiu 31H (simbol T)
Deuteriul se află răspacircndit icircn natură icircmpreună cu hidrogenul icircn raport de 16000 Deuteriul se prepară prin electroliza apei acidulate Deuteriul reacţionează cu hidrogenul formacircnd hidrura de deuteriu
H2 + D2 reg 2 HD
88Grupa VIIIa a sistemului periodic proprietăţi şi importanţăProprietăţi fizice Gazele rare formează molecule monoatomice sunt incolore şi inodore punctele de topire şi de fierbere sunt cu atacirct mai joase cu cacirct numărul atomic este mai mic Heliul este cel mai greu lichefiabil punctul său de topire variind cu presiunea (la presiune atmosferică punctul de topire al heliului se apropie de 0 K - zero absolut) Proprietăţi chimice şi utilizări Xenonul reacţionează cu fluorul sub influenţa descărcărilor electrice sau prin iradiere cu ultraviolete formacircnd următoarele fluoruri
Xe + F2 reg XeF2 Xe + 2 F2 reg XeF4 Xe + 3 F2 reg XeF6 Gazele rare sunt folosite icircn lămpile cu incandescenţă (reclame luminoase) şi ca mediu inert de reacţie
89Elemente tranziţionale ndash caracteristici generaleElementele tranziţionale se plasează icircn grupele secundare ale sistemului periodicS-a considerat că ele fac trecerea (tranziţia) icircntre metale şi nemetale Pe măsură ce s-au cunoscut proprietăţile fizice şi chimice ale acestor elemente s-a constatat că ele nu au proprietăţi de tranziţie ci sunt metale tipice Datorită particularităţilor lor aceste elemente formează o clasă aparte
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine
Ele au o pondere deosebit de mare dintre cele 112 elemente stabile cunoscute 68 sunt tranziţionale
90Elemente tranziţionale ndash utilizăriElementele tranziţionale d prezintă importanţă practică Cele mai multe dintre ele sunt
folosite pentru obţinerea de oţeluri speciale rezistente la coroziune Zincul cromul nichelul elemente cu potenţiale mici de oxidare sunt folosite icircn
operaţiile de galvanizare Metalele nobile (argintul aurul platina) sunt folosite icircn electronică datorită marii lor conductibilităţi electrice Mercurul este folosit la prepararea de amalgame cu metalele active icircn extracţia aurului
Manganul fierul cobaltul cuprul şi zincul sunt microelemente deosebit de importante ele sunt indispensabile dezvoltării plantelor şi animalelor intracircnd icircn constituţia unor enzime şi vitamine