ANALIZA, STRUCTURA, COMPOZITIE, PROPRIETATI - MARIMI. LEGI

7/29/2019 ANALIZA, STRUCTURA, COMPOZITIE, PROPRIETATI - MARIMI. LEGI

1/44

ANALIZA STRUCTURA COMPOZITIE

1. Concepte si legi fundamentale aletransformarilor chimice.

Atomi si molecule. Marimi atomo-moleculare.Specii chimice: tipuri si marimi caracteristice

(simbol, formula, A, Ar, M, mol, echivalent,

numar de oxidare). Legi fundamentale ale

transformarilor chimice.2. Compusi chimici. Clasificare, nomenclatura.


2/44

Chimia - studiaz

compoziia

structuramateriei

forma chimic de micarea materiei

guvernat de transformrile chimice pe care lesufer particulele materiale (atomi, molecule, ioni,radicali).

materie- tot ceea ce exist n Univers, ocup un anumit volum i

are masa proprie. proprietatea fundamental a materiei este micarea.

se manifest sub dou forme: corpuscular (particuleelementare, atomi, ioni, radicali, molecule) iondulatorie.


1. Concepte si legi fundamentale ale transformarilor chimice.


3/44


Concepte si legi fundamentale ale transformarilor chimice.

Compoziiasubstanelor

raportul de combinare dintreatomii elementelor

Structura - aranjarea

geometric i poziiaparticulelor n molecule icristale fiind dependent denatura acestora i de tipulinteraciilorreciproce.

Transformarile chimice(reaciile chimice) implicredistribuirea legturilorchimice ale atomilor, carezultat al rearanjrii

nveliurilor electronice de

valen.

CoCl26H2O

[Co(H2O)6]2+ trans-[CoCl2(H2O)4]2H2O


4/44

Substanele chimice sunt specii materiale caracterizateprin omogenitate i compoziie chimic constant.

Omogenitateaproprietatea substanelor de a manifestaaceleai proprieti n toat masa, iarcompoziia chimic

constantpresupune c n ntreaga poriune de materieexist o singur specie de atomi sau molecule.

Substan pur - substan, cu proprieti fizice i chimiceidentice n toat masa

Clasificare:

substane simple

substane compuse




5/44

Substanele simple (elemente sau substaneelementare) sunt specii de atomicaracterizai printr-un anumit numratomic Z, care nu pot fi descompusen alte componente prin metode fizice i chimice

obinuite. Toate substanele chimice sunt formate dinelemente. Un element chimic, notat ZAE este definit prin :

simbolulelementului, E; numrulatomic, Z(numrulprotonilor, egal cu cel al electronilor i respectivnumrul de ordine al elementului din sistemulperiodic) ;

numrul de mas,A (care reprezint suma dintrenumrul neutronilor i cel al protonilor din nucleu,A=Z+N).




6/44

Pn in prezent se cunosc peste 110 elemente (114); 92 se gsesc n natur; restul au fost obinute pe cale

artificial. In spaiul cosmic pot exista i alte elemente, cu numere

atomice mai mari, dar acestea nu au fost identificatedeocamdat. Prin interaciile acestor elemente pot rezulta milioane de

combinaii chimice (practic in numr nelimitat). Din totalul elementelor care se gsesc n scoara terestr

(atmosfer, hidrosfer, litosfer), doar 12 suntpreponderente:O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, Cl, Preprezentnd peste 99 %.

Elementele se afla n natur sub form de compui sau nstare liber (nativ). Unele elemente ca, de exemplu, O, S,N, C oxigenul, sulful, azotul i carbonul se afl att sub formde compui ct i n stare nativ.




7/44


8/44



Coninutul mediu al fiecruielement din scoara terestr,exprimat n procente de masa afost denumit clark, n onoareageochimistului american FrankClarke, care a determinatcompoziia medie a scoareiterestre. (Fig. 1)

Clarkurilecelor mai rspnditeelemente din scoara terestrsunt prezentate in tabelul 1.

Clarkeite,(Na,Ca,Pb)2U2(O,OH)7


9/44

Clark-urilecelor mai rspndite elemente din scoara terestrTabel 1.

Element % Element %

OxigenSiliciu

AluminiuFier

CalciuSodiu

PotasiuMagneziuHidrogen

TitanClor

Fosfor

46.428.28.33.6

4.12.42.12.3

0.830.580.19

0.11

CarbonMangan

SulfBariu

AzotCromFluor

ZirconiuNichel

VanadiuZinc

Bor

0,0870,0850,0600,050

0,0400,0300,0280,0250,0200,0200,020

0,010


10/44



Fig. 1. Distributia elementelor in scoarta terestra


11/44



Fig. 2. Distributia elementelor in corpul uman


12/44

ANALIZA STRUCTURA COMPOZITIEConcepte si legi fundamentale ale transformarilor chimice.

Elementele pot manifesta caracter

metalic

nemetalic

semimetalic(intermediar)

Aceast clasificare este bazat pe concepia electrochimic potrivitcreia metalele sunt elemente ce formeaz ioni pozitivi, iarnemetalele, elemente ce formeaz ioni negativi.


13/44

METALE Delimitare: partea stanga a SP

prin diagonala B----At Aspect:

Solide (rt) exceptie Hg Luciu metalic (argintiu) Opacitate

Proprietati mecanice specifice- Maleabilitate

- Ductilitate- Conductibilitate

electrica/termicaInsolubilitate in solventi

obisnuiti




14/44

Metale -Proprietati generale

Holograme cu mercur

Spectrul de emisie atomica Hgutilizarea vaporilor de mercur n lmpi cu descrcri

electrice

Filament de W, marit de 170 de ori

Hg are entalpia de sublimare cea

mai sczut dintre metalele din

blocurile s, p, d: Hsub0 = 61 kJmol-

1.

Metalele cu cele mai mari entalpii

de sublimare se afl la mijloculseriilor4di5d. Wolframul are cea

mai mare entalpie de sublimare i

este utilizat pentru confecionarea

filamentelor din becurile

incandescente deoarece nu se

volatilizeaz dect foarte ncet la

temperaturi nalte.

W: Hsub0 = ~860 kJmol-1


15/44

ANALIZA STRUCTURA COMPOZITIEConcepte si legi fundamentale ale transformarilor chimice.

NEMETALE

gaze (ex.: H, N, O, Cl, ) 17 solide (C, S, P, S, Se, I) 5 lichid (Br) 1

Nemetalele solide:casante/sfaramicioase;

Conductibilitate electrica / termicaredusa (exceptie, Cgrafit )

E=0


16/44



Semimetale: (metaloizi) nu pot fi riguros ncadrate,deoarece

prezint proprieti intermediarentre metale i nemetale.

B, Si, Ge, As, Sb, Te, AtProprietati intermediare: metale-

nemetale. Proprietati fizice metale

Luciu metalic (argintiu) Solide (temperatura camerei) Casante Conductibilitate termica /

electrica redusa Semiconductor Si (proprietati

intermediare metal-izolator) Proprietati chimice nemetale


17/44

Conductori: metale/ semimetal grafit Izolatori: nemetale -diamant Semiconductori: metaloizi/semimetale Si, Ge


18/44



Substanele compuse (combinaii chimice) suntsubstane rezultate prin combinarea a dou sau maimultesubstane elementare.

n cadrul lor, elementelei pierd proprietile pe care lemanifest n stare liber. Combinaiile chimice se potdescompune n elemente sau n alti compui chimici.

Elementele componente ale unei combinaii chimice se

afl ntotdeauna intr-un raport de combinareconstant, indiferent de metoda de obinere arespectivei combinaii.


19/44



Compuii anorganici pot fi inclui n patru clasegenerale : acizi, baze, oxizi isruri;

Compuii organici pot fi clasificai n: hidrocarburi,

derivai halogenai ai hidrocarburilor, alcooli,fenoli, eteri, aldehide, cetone, acizi carboxilici,esteri, nitroderivai, amine, amide, nitrili, peptide,acizi nucleici, proteine, lipide, glucide, vitamine etc.

Combinaiile chimice se reprezint prin formule. Ca isimbolul chimic formula chimic are o dublsemnificaie-calitativicantitativ:


20/44

formula chimicdubl semnificaie-

calitativ i cantitativ:

- formula brutreflect natura elementelor din care estealctuit o combinaie chimic i raportul dintre atomiielementelor respective. De exemplu, n etan unui atom decarbon i corespund trei atomi de hidrogen i de aceea,formula sa brut (empirica) este CH3. C2H4 si C3H6 CH2

- formula molecular a unei combinaii chimice reflectnatura elementelor care intr n alctuirea unei combinaiichimice i numrul atomilor din molecula acesteia. Deexemplu, formula molecular a metanului este CH4 iar aetanului este C2H6.

- formula structural a unei combinaii chimice reflectatt natura elementelor inumrul atomilor din molecul,ct i orientarea in spaiu a legturilor chimice, n cadrulrespectivei entiti.


21/44



Reaciile chimice pe care le sufera substanele se reprezintprintr-o ecuatii chimice, cu ajutorul formulelor chimice si alcoeficienilor corespunztori reactanilor, respectiv produilor dereacie.

Reaciile chimicepot fi clasificate dupa urmtoarele criterii: numrul moleculelor care reacioneaz simultan (mono-, bi-

trimoleculare); viteza de reacie(reacii de ordinul I, II i III); efect termic(exoterme i endoterme); starea echilibrului de reacie (totale i reversibile); mecanismul reaciilor (ionice, catalitice, n lan, simultane,succesive etc.); natura proceselor(descompunere, combinare, substituie, oxido-

reducere, dismutaie neutralizare, hidroliz, precipitare,complexare, hidrogenare, diazotare, halogenare, adiie,.a.)


22/44

Reacia Exemple

- descompunere

termicCaCO3 CaO + CO2HgO Hg + O2

- combinare: C + O2 CO22 Na + S Na2S

-substitutiesimpl

Fe + CuSO4 Cu + FeSO4F2 + 2Kl 2KF + I2

-substitutie

dublPb(NO3)2 + 2KI PbI2 +2KNO3AgNO3 + HCl AgCl + HNO

- redox 8HCl + KMnO4 5/2 Cl2 + MnCl2 + KCl+ 4H2O3Au +12HCl +3HNO3 3H[AuCl4]+3NO +6H2O

-dismutatie-(disproportionare)

Cu2Cl2 Cu + CuCl2Hg2Cl2 Hg + HgCl2

- neutralizare Ca(OH)2

+ 2HCl CaCl2

+ 2H2

O2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O

- hidroliz BiCl3 + H2O BiOCl + 2HClNH4Cl + H2O NH4OH + HCl

- precipitare AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3Pb(NO3)2 + 2HCl PbCl2 + 2HNO3

- complexare AgCl +2NH4OH [Ag(NH3)2]Cl+2H2O


23/44

Reaciile chimicesunt fenomene chimicecare se pot reprezenta cu ajutorul formulelor

chimicesub forma ecuaiilorchimice. Ecuaiachimicstabileterelaia dintre substanelecare particip la o reaciechimic(reactani)i cele care rezult n urma reaciei(produi).

Criteriu de clasificare natura proceselor chimice


24/44

Reaciile chimice sunt fenomene chimice care se pot reprezenta cu ajutorul formulelor

chimicesub forma ecuaiilorchimice. Ecuaiachimicstabileterelaia dintre substanele

care particip la o reaciechimic(reactani)i cele care rezult n urma reaciei(produi).



25/44






26/44






27/44






28/44






29/44







30/44



NOIUNI FUNDAMENTALE LEGI GENERALE ALE CHIMIEI

Atomul reprezint particula limit dintr-un element, indivizibilinetransformabil prin reaciichimice obinuite, care pstreazproprietile elementului i poate participa la formarea uneicombinaii chimice.

n stare fundamental (neexcitat), atomii sunt formai din nucleu (compus din nucleoni:protoni i neutroni) i inveli de electroni (particule cu sarcin negativ), care neutralizeazsarcina pozitiv a nucleului.

Masa atomului este practicegal cu masa nucleului n cadrulaceleiaispecii de atomi pot exista nuclee care difer prin mas (numar de masa A,

respectiv prin numrulneutronilor, N) iformeazaa-numiiiizotopi. Majoritatea elementelor naturale sunt amestecuri de izotopi cu compoziie constant; de obiceiunul dintre izotopi domin cantitativ. Datorit acestui fapt, unele elemente au mase atomice

fracionare (determinate ca medie ponderata). Exemplu: oxigenul exist sub forma de trei izotopi cu numere de mas diferite. Elementul

oxigen, are masa atomica relativaA =15,9994


31/44



Masa atomic relativ,A esteo mrimeadimensional, carearat de cte ori este mai mare masa atomului unui elementdect unitatea atomic de mas,u.a.m. (u.a.m.adoptat n 1961reprezint 1/12 din masa izotopului 12C, u.a.m.=1,66033x10-27kg).

masa atomic relativ a cromului ACr= 51,996. n calcule uzuale se folosesc mase rotunjite: AH=1; AC=12;

AO=16.

Masa Atom-gram (atom-gsaumol de atomi)este o mrime

dimensional ce reprezint cantitatea dintr-un element chimic,exprimat n grame, numeric egal cu masa atomic relativ aelementului respectiv. De exemplu: 1 atom-g H (1 mol H) = 1 g;1 atom-g C (1 mol C) = 12 g.


32/44



Kiloatom-gram (Katom-g sau kmol) -mrimedimensional derivat, ce reprezint cantitatea dintr-unelement exprimat n kilograme, numeric egal cu masaatomicrelativA a elementului respectiv (1 Katom-g=103atom-g).Exemple: 1 katom-g (1 kmol) Ca=40 kg; 1 katom-

g Na=23 kg. Masa atomica absoluta, meste o marime dimensionala,

data de raportul: m = atom-g / NA. De exemplu, pentruoxigen mO=15,9994/6,023x1023 = 26,557.10-24 g sau kg.

Masa molecular, M este o mrime adimensional carearat de cte ori este mai mare masa unei molecule dectu.a.m.Se calculeaz nsumnd masele atomice relative aletuturor atomilor din formula considerat. De exemplu:MCa(OH)2 =ACa + 2AH + 2AO =40 + 2x1 + 2x16=74.


33/44



Molecula gram - mrime dimensional care reprezint cantitateaexprimata n grame dintr-o substan, numeric egal cu masamolecular a acesteia.Masa unui mol de substan se numete mas molar (g.mol-1).

Molulreprezint cantitatea de substan care conine un numr deentiti elementare egal cu numrul de atomi din 12 grame de carbon 12.Numrul de atomi din 12 g de 12Ceste egal cu numrul lui Avogadro. Un

mol este cantitatea de substan a crei mas exprimat n grame esteegal cu masa atomica a acelei substane. Exemple: 1 kmol CaO = 56 kg, 1 kmol H3PO4 = 98 kg.

Volumul molarVM, reprezint volumul ocupat de un moldin orice gazn condiii normele, VM = 22,4 dm3.

Un mol din orice gaz ocup acelai volum n condiii normale (0oC =273 K i 760 mm Hg).

Astfel: 1 mol H2

(2g), 1 mol O2

(32 g), 1 mol N2

(28g), 1 mol CO2

(44g) ocup n condiii normale un volum, VM = 22,4 dm3i conineacelai numr de molecule NA = 6,023x1023.

Volumul molar VMal oricrui gaz se determin din raportul mas/densitate: VM= M/. Exemplu, n cazul hidrogenului VM (H2) = 2/0,09 = 22,4 dm3.

Aceast lege a stat la baza teoriei atomo-moleculare moderne.
http://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83rul_lui_Avogadrohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83rul_lui_Avogadrohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83rul_lui_Avogadrohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbon


34/44



Numarul lui Avogadro, NA reprezint numrul departicule coninute ntr-un mol de substan, NA=6,023.1023.

NA reprezint: numrul de molecule dintr-un mol de substan,independent de temperatur i de starea de agregare; numrul de molecule dintr-un volum molar de gaz, n

condiii normale (c.n); numrul de atomi dintr-un atom-g din orice element

independent de temperatur i de starea de agregare; numrul de ioni cuprins ntr-un ion-g; numrul de electroni cuprins ntr-un electron-g.


35/44



Echivalentul-gram, Eg reprezint cantitatea exprimat n grame dintr-osubstan care poate substitui sau se poate combina cu 1 g de hidrogen sau8 g oxigen. Echivalentul gram E, se calculeaz diferit, in functie de naturasubstanelor si respectiv de tipul reactiilor la care acestea particip:

Elemente.E= M/n

Acizi: E= Macid /nr.H+

Baze : E= Mbaza/nr.gr.OH Sruri i oxizi: E=M/Valenta Metal x Indice Metal Substane n reacii redox: E= M /D

Ex. EKMnO4 = M/5=158/5=31,6 g


36/44



LEGI PONDERALE 1. Legea conservrii materiei (masei i energiei) A fost enunat de M.V.Lomonosov (1748) i de

A.L.Lavoisier (1774):ntr-un sistem izolat suma maselorsubstanelor care intr ntr-un proces chimic este egal cusuma maselor substanelor care rezult din acel proces

Ulterior, A.Einstein (1905) a demonstrat cmrimea maseiasociate unei cantiti de energie este dat de relaia:

E = m . c2, (2.1) unde: E este energia exprimat nJoule, m, masa n kgi c,

viteza luminii c=2,9979x108 m.s-1. Dac n cursul unui proces chimic are loc o variaie de

energie E, atunci masa total a substanelor participante lareacie variaz cu o valoare dat de relaia: m = E / c2 (2.2)


37/44



Cldura care se cedeaz sau se accept in reaciile chimiceobinuite este ordinul 105 cal.mol-1, corespunznd unei pierderi demasa de aproximativ 5.10-9 g, practic nesemnificativ.


38/44



2. Legea proporiilor definite (constante) L.J.Proust (1799) elementele ce alctuiesc o substan chimic se combin n

proporiide mas constante, indiferent de procedeul prin care se obine o combinaie

chimic, elementele ce o alctuiescse afl n aceleai proporii

de mas. exemplu in NH3: 14 g N se combin cu 3 g H ; H:O 1:8 2H2 + O2 2H2O. in H2O, 1 g H se combina cu 8 g O si rezult 9 g

H2O. Orice exces de hidrogen sau oxigen n amestecul de reaciermne necombinat.

Conform acestei legi, prin prisma teoriei atomice, schimbareacompoziiei chimice prin transformri chimice nu se face n modcontinuu, ci n salturi.

Exist unele specii chimice crorcompoziie nu corespunde legiiproporiilor constante, de exemplu: FeS2 ; unii compuiintermetalici sintetici, Cu3 Al, Cu3 Zn2, Na4Pb, NiAl3 etc. Acestesubstane se numesc nestoichiometrice.


39/44



3. Legea proporiilor multipleJ. Dalton (1804)stabilete c n cazul combinrii a dou elemente, diferitele

cantitidintr-un element, care se combin cu aceeaicantitatedintr-un alt element formnd maimulicompuichimici se aflntre ele n rapoarte de numere ntregi i mici. Un exemplu lreprezint oxizii de azot NxOy.

Astfel, raportul de combinare a dou elemente nu variazcontinuu, ci n salturi; n combinaii particip numai atomi

ntregi i nu fraciuni de atomi).

Oxid Raport de masa N / O

N2ON ON2O3NO2N2O5

14 / 8 1 / 114 /16 1 / 214 / 24 1 / 314 / 32 1 / 414 / 40 1 / 5


40/44



3. Legea proporilor echivalente J.B.Richter i K.F.Wenczel(1791)

elementele i combinaiile chimice interacioneaz sau se

substituie reciproc, n rapoarte de masa egale cu rapoarteleechivalenilor-gram corespunztori.

n cazul reaciei dintre substaneleA (masa mA) i B (masa mB)A + B P

aceast lege poate fi transpus matematic n relaia:mA/mB = EA/EB


41/44



LEGI VOLUMICE

1. Legea volumelor constante n cazul substanelor gazoase, pentru simplificarea calculelor,

cantitile se pot evalua mai comod n volume dect n greutate.

J.L.Gay-Lussac (1808), studiind rapoartele dintre volumele gazelorce intrirezult din reacie a stabilit legea volumelor constante:la presiune i temperatur constant, volumele a dou gaze carese combin se aflattntre ele, ctifa de volumele rezultate,n rapoarte de numere ntregiimici.

Exemplu: - reacie fr contracie de volum :

H2

(1 vol.) + Cl2

(1 vol.) 2 HCl (2 vol.) - reacie nsoita de contracie de volum (1/2) :

3 H2 (3 vol.) + N2 (1 vol.) 2 NH3 (2 vol.)Aceast lege a stat la baza descoperirii ulterioare a legii lui Avogadro.


42/44



2. Legea lui Avogadro (1811)

Din studiul reaciilor ntre diferite volume de gaze, Avogadro a enunaturmtoarea lege: volume egale de gaze, identice sau diferite, aflate naceleai condiii de temperatur i presiune, conin acelai numr demolecule (moli).

Legea lui Avogadro se aplic att gazelor ct i vaporilor. Cu ajutorul legii lui Avogadro s-a introdus noiunea de volum molar(VM) ca

mrime a teoriei moleculare.

Numrul lui Avogadro, NA, a fost determinat de Joseph Loschmidt i nutrebuie confundat cu numrul lui Loschmidt, care reprezint numrul demolecule existente n 1 cm3 gaz ideal (no~ 2,69x1019 molecule/cm, la c.n).

Cu ajutorul acestei legi s-a demonstrat: biatomicitateaunor molecule de gaz ( H2 , O2, N2); monoatomicitateamoleculelor gazelor rare (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn);

monoatomicitateamoleculelor metalelor n stare de vapori.


43/44


44/44



3. Legea amestecurilor de gaze (J.Dalton (1806) )

Documents

ANALIZA, STRUCTURA, COMPOZITIE, PROPRIETATI - MARIMI. LEGI