1. CALCULE CU MRIMI sI UNITI IMPORTANTE N CHIMIEExecutarea
corecta a calculelor n cadrul diverselor operatii de laborator si
aplicatii de chimie, presupune cunoasterea principalelor notiuni
care stau la baza evaluarii cantitative a transformarilor
fizico-chimice. Aceste notiuni vor fi prezentate mai jos:substanta
chimica, element chimic, compus chimic;masa atomica; atom-gram;
kiloatom-gram;masa moleculara; molecula-gram;milimol, kilomol;masa
echivalenta sau echivalent-gram;calcul de numar de moli sau
atom-gram cunoscnd masa substantei;raportul de masa;compozitia
procentuala.
SUBSTANTA CHIMICA, ELEMENT CHIMIC, COMPUS CHIMICSubstanta
chimicaeste definita ca fiind un tip omogen de materie, cu o
compozitie chimica bine definita.Substantele chimice pot fi
submpartite n doua categorii: substante elementare (elemente
chimice) si substante compuse (compusi chimici).Elementul
chimicpoate fi definit ca fiind tipul de materie care consta din
atomi de acelasi fel (adica din atomi ale caror nuclee au toate
aceeasi sarcina electrica).Elementele sunt reprezentate printr-un
simbol, compus dintr-o litera sau doua, de exemplu, simbolul
hidrogenului este H, al oxigenului O, al clorului Cl etc.
Simbolurile tuturor elementelor chimice sunt trecute n sistemul
periodic al lui Mendeleev.Elementele chimice pot fi formate din
unul sau mai multi atomi. Astfel gazele rare (argonul, neonul etc.)
sunt elemente monoatomice, notndu-se cu Ar, Ne etc. n timp ce
majoritatea gazelor obisnuite (oxigenul, clorul, azotul etc.) sunt
biatomice, notndu-se cu O2, H2, Cl2, N2etc. Exista si elemente
poliatomice, ca de exemplu fosforul, P4, sulful, S8etc.Gradul de
asociere al atomilor ntr-un element poate sa varieze n functie de
conditiile n care se afla elementul respectiv. De exemplu, n
intervalul de temperatura20 -10000C, sulful octoatomic S8trece
succesiv, pe masura cresterii temperaturii, n S6, S4si S2. De
aceea, trebuie retinut faptul ca denumirea de element biatomic,
triatomic, tetratomic etc. se refera la starea elementului
respectiv n conditii obisnuite de temperatura si presiune.Compusul
chimicpoate fi definit ca fiind substanta rezultata prin
combinarea, n anumite proportii, a doua sau mai multe elemente
chimice. Compusul chimic rezultat are proprietati diferite de ale
elementelor care l compun.Orice compus chimic se reprezinta
printr-o formula chimica, care indica numarul de atomi ai
diferitelor elemente care intra n compozitia sa. De exemplu,
formula acidului azotic HNO3, a oxidului de magneziu MgO, a
clorurii de zinc ZnCl2etc.Moleculele chimice rezulta prin unirea (n
anumite conditiisi dupa anumite reguli) a doi sau mai multi atomi.
Atomii pot fi de acelasi fel sau diferiti. n primul caz se obtin
molecule de substante elementare, ca de exemplu Cl2, O2, P4etc, n
timp ce n al doilea caz se obtin molecule de substante compuse cum
sunt MgO, ZnCl2, SO2, H2O etc.
MASA ATOMICA, ATOM-GRAM,KILOATOM-GRAMMasa atomicaeste o marime
relativa care arata de cte ori atomul unui element este mai mare
dect unitatea atomica de masa (u.a.m). Drept unitate atomica de
masa s-a alesdaltonul, care reprezinta a douasprezecea parte din
masa atomului de carbon. Rezulta ca masa atomica este un numar fara
dimensiuni. De exemplu, masa atomica a hidrogenului este 1,008, a
oxigenului16, aclorului 35,453 etc. Masele atomice se noteaza cu
litera A urmata de indicele care indica substanta.Exemple:AH= 1,AC=
12,AFe= 56Atomul-gram(atom-g) este o marime dimensionala ce
reprezinta cantitatea n grame dintr-un element, numeric egala cu
masa lui atomica. Se calculeaza exprimnd masa atomica n g.Exemple:1
atom-g O = 16g,1 atom-g Al = 27gKiloatom-gram(katom-g) este o
marime derivata: 1 Katom-g = 103atom-g, si se defineste ca marime
dimensionala ce reprezinta cantitatea n kg dintr-un element,
numeric egala cu masa lui atomica. Se calculeaza exprimnd masa
atomica n kg.Exemple:1 katom-g Cu =64 kg,1 katom-g C =12 Kg
MASA MOLECULARA, MOLECULA-GRAM,MILIMOL, KILOMOLMasa moleculara,
M, este o marime relativa ce arata de cte ori molecula unui e
555j92f lement poliatomic sau molecula unei combinatii este mai
mare dect u.m.a.Masa moleculara reprezinta suma maselor atomice ale
elementelor componente (tinnd cont de coeficientii
stoechiometrici). n calcule masele moleculare se
rotunjesc.Exemple:MHCl= 1 + 35,5 = 36,5MNaOH= 23 + 16 + 1 =
40Molecula-gram,mol, este cantitatea n grame dintr-o substanta
numeric egala cu masa moleculara a substantei.Molulreprezinta
cantitatea n grame dintr-o substanta egala cu suma maselor absolute
a N particule, reprezentate printr-o formula chimica.Se calculeaza
exprimnd masa moleculara n g.Termenul de mol se aplica
la:-substante cu formule moleculare cunoscute: H2O, HCl
etc.;-substante ce nu formeaza molecule: NaCl, CaCl2etc.;-la atomii
liberi: H, Cl etc.;-la ioni: Na+, Cl-etc.;-la particule subatomice:
e-.Exemple:1 mol O2=32 g,1 mol CaO = 56gMilimol, mmol, este o
marime derivata:1 mmol = 10-3molsi reprezinta cantitatea n mg
dintr-o substanta, numeric egala cu masa ei moleculara. Se
calculeaza exprimnd masa moleculara n mg.Exemple:1 mmol F2= 38 mg,1
mmol H3PO4= 98 mgKilomol, kmol, este o marime derivata:1 kmol =
103molsi reprezinta cantitatea n kg dintr-o substanta, numeric
egala cu masa ei moleculara. Se calculeaza exprimnd masa moleculara
n kg.Exemple:1 kmol Cl2=71 kg,1 kmol HNO3=63 kgMASA ECHIVALENTA SAU
ECHIVALENT-GRAMEchivalent chimic (gram)al unui element, este acea
cantitate, exprimata n grame, din acest element care se combina cu1
gde hidrogen sau8 goxigen.n sensul teoriei atomice, echivalentii
chimici reprezinta mase relative ale atomilor care se combina,
raportate la masa atomului de hidrogen (cel mai usor
atom).Echivalentul gram:-la elementese calculeaza prin mpartirea
masei atomice la valenta.-la sarurise calculeaza mpartind masa
moleculara la produsul dintre valenta metalului si numarul atomilor
de metal;-la oxizise obtine mpartind masa moleculara a oxidului la
produsul dintre numarul atomilor de metal sau nemetal si valenta
acestuia;-la acizi si baze, se calculeaza mpartind masa moleculara
la numarul atomilor de hidrogen care se pot nlocui prin metale,
respectiv numarul gruparilor oxidril,
(OH).Exemple:=g/echivalent=g/echivalentg/echivalentg/echivalentg/echivalent
CALCUL DE NUMAR DE MOLI SAU DE ATOM-GRAM CUNOSCND MASA
SUBSTANTEINumar de moli:se calculeaza mpartind masa substantei,
exprimata n grame, la masa ei molara.Numar de atomi-gram, se
calculeaza mpartind masa substantei elementare exprimata n grame la
masa atomica a elementului.RAPORTUL DE MASA- reprezinta raportul
cantitativ al elementelor care compun unitatea de structura a
substantei chimice compuse.COMPOZITIA PROCENTUALAA calcula
compozitia procentuala a unei substante compuse nseamna a calcula %
n care sunt continute elementele respective n unitatea de
structura.
PROBLEME REZOLVATE:Problema nr.1Cti atom-g reprezinta:60 gC; 0,4
katom-g N?60 gC = 60 : 12 = 5 atom-g C0,4 katom-g N = 0,4 103=400
atom-g NProblema nr.2Cte grame reprezinta: 8 mol H2; 500 mmol CaO;
0,02 kmol H2SO4?8 mol H2= 8 2 =16 gH2500 mmol CaO = 500 55
10-3=27,5 gCaO0,02 kmol H2SO4= 0,02 103 98 =196 gH2SO4Problema
nr.3Cti moli reprezinta:4 gCuSO4; 300 mmol KOH; 0,4 kmol HNO3?4
gCuSO4= 4 : 160 = 0,025 mol CuSO4300 mmol KOH = 300 10-3= 0,3 mol
KOH0,4 kmol HNO3= 0,4 103= 400 mol HNO3Problema nr.4Sa se calculeze
masa molara pentru: H2O, CaCO3?= (1 2) + 16 =18 gH2O= 40 + 12 + (3
16) =100 g CaCO3Problema nr. 5Sa se calculeze raportul de masa al
apei.= (2 1) + 16 = 18H : O = 2 : 16 = 1 : 8Problema nr. 6Sa se
calculeze raportul de masa pentru CaCO3.= 40 + 12 + (3 16) = 100Ca
: C : O = 40 : 12 : 48 = 10 : 3 : 12Problema nr. 7Sa se calculeze
compozitia procentuala a apei.= (2 1) + 16 = 1818 gH2O
............................2 gH100 gH2O
............................ xx = 11,11% Hy = 100 - x = 100 - 11,11
= 88,89 % OProblema nr.8Sa se calculeze masa de sulf existenta n680
gde CaSO4anhidru.= 40 + 32 + (16 4) = 136136
gCaSO4.....................................32 gS680
gCaSO4..................................... xx =160 gSProblema
nr.9Determinati formula unei substante care contine : 43,39% Na,
11,32% C si 45,28% O.NaxCyOzx = 43,39 : 23 = 1,89 atom-g Na1,89 :
0,94 = 2,01y = 11,32 : 12 = 0,94 atom-g C0,94 : 0,94 = 1z = 45,28 :
16 = 2,83 atom-g O2,83 : 0,94 = 3,01x : y : z = 2 : 1 : 3NaxCyOz=
Na2CO3PROBLEME PROPUSE:1. Cte grame reprezinta:10 atom-g Ca; 5
atom-g Al; 2 atom-g S; 0,5 katom-g O; 0,2 katom-g C; 0,1 katom-g
Fe?2. Cti atom-g reprezinta:70 gN;80 gO;3,55 gCl; 0,5 katom-g Cu;
0,4 katom-g Ag; 0,3 katom-g Au?3. Cti katom-g reprezinta:200 gH;420
gO;660 gN; 50 atom-g Zn; 40 atom-g Cd; 30 atom-g Hg?4. Cti mol
reprezinta:6,2 gC2H2; 30 mmol Fe2O3; 0,6 kmol CO2?5. Cte kg
reprezinta:0,4 kmol Ca(OH)2;5 kmol CaCO3; 0,06 kmol HNO3?6. Cti
kmol reprezinta:1,2 kgFeS2;3,4 kgFe2O3;0,23 kgC2H5OH?7.Calculati
masa molara pentru:Ca3(PO4)2; Na2S; CaCl2; AlCl3; Na3PO4; NH4H2PO4;
Al2(SO4)3?8.Calculati echivalentul-gram pentru:Na; Al; SO2; Al2O3;
HCl; H3PO4; Ca(OH)2; Al(OH)3; CuSO4; Al2(SO4)3; HNO3; KOH; Ba(OH)2;
Fe(OH)3; MgO; Fe2O3.9.Sa se calculeze raportul de masa al
elementelor care compun CaCO3.10.Sa se calculeze raportul de masa
al elementelor care compun CaO.11. Sa se calculeze raportul de masa
al elementelor care compun Al2(SO4)3.12.Sa se calculeze compozitia
procentuala a Ca3(PO4)2.13. Sa se calculeze compozitia procentuala
a Na2SO4.14.Sa se calculeze compozitia procentuala a
Al2(SO4)3.15.Sa se afle compozitia procentuala a unui aliaj format
din140 gargint si260 gaur.16. La analiza a2 galiaj Cu-Au-Ag s-a
gasit 0,4Au; 1,2 gCu si0,02 gimpuritati. Determinati compozitia
procentuala a aliajului.17. Determinati masa fierului existent
n111,2 kgcalaican (FeSO4 7 H2O).18. Determinati masa fosfatului
monoacid de amoniu n care se gasesc4,5 kghidrogen.19. Aflati
formula substantei care contine: 28,67 % K; 1,47 % H si 22,8 %
P.20.Sa se afle formula substantei al carui raport de masa este: H
: S : O = 1 : 16 : 24.21.Determinati formula chimica a substantei
al carui raport de masa este:Ca : H : P : O = 20 : 2 : 31 :
6422.Determinati formulele combinatiilor cu compozitia
procentuala:a). 43,09% K; 39,21 % Cl; 17,7 % Ob). 36,67 % K;
33,33%; 30 % Oc). 31,8 % K; 28,9 % Cl; 39,3 % Od). 28 % K; 25,7 %
Cl; 46,3 % O23. Determinati formulele substantelor n care raportul
de masa al elementelor componente este:a). Ca : S : O = 5 : 4 :
6b). Ca : S : O = 5 : 4 : 8c). Ca : P : O = 60 : 31 : 48d). Ca : P
: O = 60 : 31 : 64e). Ca : H : P : O = 40 : 1 : 31 : 64
2. CONFIGURAIA ELECTRONIC A ATOMILORMarimile caracteristice
nucleului sunt:Z: numar de ordine, numar atomic, numar de protoni (
= numarul de electroni);A: numar de masa, masa atomica, suma de
nucleoni;N = A - Z : numar de neutroni:N - Z : numar
izotopic.izotopi = acelasi Zizobari = acelasi Aizotoni = acelasi
N
REGULI DE OCUPARE CU ELECTRONI A ORBITALILOR ATOMICIa). Ocuparea
cu electroni se face n ordinea cresterii energiei;b). Principiul
excluziunii lui PauliConform acestui principiu, ntr-un atom nu pot
exista doi sau mai multi electroni care sa aiba toate cele patru
numere cuantice (n, l, m, ms) identice. Toti electronii unui atom
trebuie sa difere ntre ei cel putin prin unul din cele patru numere
cuantice.c). Regula lui Hund - electronii se repartizeaza n numarul
maxim de orbitali de acelasi fel care le sta la dispozitie. Cu alte
cuvinte, mai nti se ocupa pe rnd fiecare orbital cu cte un electron
si numai dupa aceea cu cel de-al doilea.
SUCCESIUNEA DE OCUPARE A NIVELELOR SI SUBNIVELELOR ENERGETICE CU
ELECTRONIa). Regula sumei n + lConform acestei reguli valoarea
crescatoare a paturilor si nivelelor energetice este data de
valoarea crescatoare a sumei n + l. Daca doua sau mai multe nivele
au aceeasi valoare a sumei n + l, nivelele corespunzatoare
numarului cuantic n cel mai mic are energia mai mica.b). Tabla de
sah Goldanski1s
2s
2p3s
3p4s
3d4p5s
4d5p6s
4f5d6p7s
5f6d7p8s
c). Cu ajutorul sistemului periodic.Orbitalii de tip:s = 2 e-;p
= 6 e-;d = 10e-;f = 14 e-;I-AII-AIII-AIV-AV-AVI-AVII-AVIII-A
s1s2III-BIV-BV-BVI-BVII-BVIII-BI-BII-Bp1p2p3p4p5p6
d1d2d3d4d5d6d7d8d9d10
Exemple:Pentru Z = 11 sa se scrie configuratia electronica.Z =
111s22s22p63s1Numarul din fata ultimului orbital de tip s ne da
numarul perioadei, iar ultimul orbital ne da numarul grupei.n cazul
Z = 11 avem perioada a 3-a, grupa I-A.
PARTICULE EMISE DIN NUCLEE RADIOACTIVEPartea centrala a atomului
n care este acumulata aproape toata masa atomului are dimensiuni de
ordinul a 10-15mn comparatie cu dimensiunile atomilor care sunt de
ordinul de marime a 10-10m.n nucleu exista protoni - particule cu
sarcina electrica pozitiva si neutroni - particule neutre.Un nucleu
(sau denumit mai general nuclid) oarecare este exprimat simbolic
sub forma, n care s-a notat cu X simbolul atomului din care face
parte nucleul respectiv; cu Z s-a notat numarul de protoni sau
numarul de sarcini electrice elementare a nucleului, iar cu A s-a
notat numarul de nucleoni sau masa aproximativa a nucleului
exprimata n unitati atomice de masa. Numarul de neutroni se obtine
scaznd din numarul de nucleoni, numarul de protoni. Deci numarul de
neutroni este A - Z.Doi nuclizi X si Y sunt izotopi daca au acelasi
numar deprotoni sau altfel spus daca atomii corespunzatori ocupa
acelasi loc n sistemul periodic al elementelor. Acesti nuclizi
izotopi se exprima simbolic:;.Doi nuclizi X si Y sunt izobari daca
au acelasi numar denucleoni sau daca atomii au aceeasi masa. Acesti
nuclizi izobari se exprima simbolic sub forma:;.Doi nuclizi X si Y
sunt izotoni daca au acelasi numar deneutroni. Acesti nuclizi
izotoni se exprima simbolic sub forma:;, cu conditia: A - Z
=-.Configuratia unui nuclid instabil se modifica prin dezintegrare,
conducnd la o alta configuratie care poate fi stabila, sau de
asemenea instabila.n functie de particula emisa din nucleu, exista
diferite tipuri de dezintegrari:a). Dezintegrarea Procesul n care
un nucleu de masa A si sarcina Z emite n mod spontan particule
(sau) cu eliberarea unei cantitati de energie sub forma energiei
cinetice a particulelor , se numeste dezintegrare
.Schematicprocesul de dezintegrare se reprezinta astfel:+n urma
dezintegrarii se obtine un nou nucleu al unui atom situat n
sistemul periodic cu doua casute mai la stnga.b). Dezintegrarea
Nucleele radioactive sunt cele mai numeroase. Acest tip de
dezintegrareapare natural la nucleele cu Z 81.Dezintegrarea
radioactiva :+PROBLEME REZOLVATEProblema nr.1Se da nuclidul. Sa se
scrie marimile caracteristice nucleului, valori, semnificatii. Sa
se scrie cte 2 izotopi, 2 izobari si 2 izotoni.Z = 56 - numar de
ordine, numar de protoni, numar atomic;A = 137 - numar de masa,
masa atomica,;A - Z = 81 - numar de n0;N - Z = 25 - numar
izotopic.izotopi Z = 56izobari A = 137izotoni N = 81Problema
nr.2Grupati urmatorii nuclizi pe specii caracteristice:
Izotopi:Izobari:Izotoni:Problema nr.3Sa se scrie configuratia
nvelisului electronic a nucleului obtinut dinprin emiterea a 6
particule si 4 particule . Precizati grupa, perioada si
principalele proprietati ale noului element format.6+
4+1s22s22p63s23p64s23d104p64d105p66s24f145d106p4perioada a 6-agrupa
VI-A, metal
PROBLEME PROPUSE1. Sa se stabileasca pozitia n sistemul periodic
si caracterul chimic al elementelor cu Z: 12, 16, 24, 26, 29, 32,
36, 47, 64, 83.2. Sa se scrie configuratia elementului E1din
perioada a 5-a, grupa V-A si a elementului E2din perioada a 4-a,
grupaV-A.Sa se stabileasca caracterul chimic al elementelor
respective.Care este valoarea Z1si Z2pentru cele doua
elemente?stiind ca A1= 122 si A2= 75 sa se calculeze marimile
caracteristice nucleelor respective si sa se scrie un izotop pentru
E1si un izobar pentru E2.3. O specie atomica are Z = 16 si A =
32.Cti e-, p+, n0are specia si cum poate fi redata simbolic?Scrieti
cte un izotop, izoton si izobar al speciei. Precizati pozitia n
sistemul periodic si caracterul chimic al elementului.4. Se da
urmatoarea serie de nuclizi:
Sa se grupeze nuclizii pe baza relatiei dintre A, Z, N.5. Se da
izotopul cu urmatoarea compozitie a nucleului: 15 p+si 16 n0.
Scrieti configuratia electronica a elementului, marimile
caracteristice nuclidului, pozitia n sistemul periodic, un izotop,
un izobar si un izoton posibil. Elementul formeaza un acid cu
compozitia procentuala: H - 3,06%, X - 31,63%. Care este formula
acidului si ce stare de oxidare are X?Mase atomice: H - 1, O -
16.6. Elementul X din perioada a 3-a, grupa VI-A are n nucleu si 16
n0. Scrieti configuratia electronica a elementului, marimile
caracteristice nuclidului, un izotop, un izobar si un izoton
posibil. Elementul formeaza un acid n care starea lui de oxidare
este 4+. Care este formula acidului si compozitia lui
procentuala?Mase atomice: H - 1, O - 16.7. Sa se scrie configuratia
nvelisului electronic a nucleului obtinut dinprin emiterea a 7
particule si 5 particule . Precizati grupa, perioada si
principalele proprietati ale noului element format.8. Sa se scrie
configuratia nvelisului electronic a nucleului obtinut dinprin
emiterea a 7 particule si 6 particule . Precizati grupa, perioada
si principalele proprietati ale noului element format.9.Sa se scrie
configuratia nvelisului electronic a nucleului obtinut dinprin
emiterea a 5 particule si 4 particule . Precizati grupa, perioada
si principalele proprietati ale noului element format.10. Sa se
scrie configuratia nvelisului electronic a nucleului obtinut
dinprin emiterea a 6 particule si 5 particule . Precizati grupa,
perioada si principalele proprietati ale noului element format.11.
Sa se scrie configuratia nvelisului electronic a nucleului obtinut
dinprin emiterea a 7 particule si 4 particule . Precizati grupa,
perioada si principalele proprietati ale noului element format.3.
PROPRIETI FIZICE sI CHIMICE ALE ELEMENTELORProprietati fizice si
modul de variatie corelat cu pozitia elementelor n
sistemulperiodic.1.Volumul atomicVolumul atomic este definit prin
relatia:
este o functie periodica de numarul atomic. Volumele atomice
cele mai mari le au metalele alcaline, iar cele mai mici, metalele
tranzitionale.cresteVI BcresteVIII A
scad2.Razele atomiceO periodicitate analoga prezinta si razele
atomice. Cele mai mari raze atomice prezinta metalele alcaline, iar
cele mai mici, metalele tranzitionale.Raza atomica (ra):cresteVI
BcresteVIII A
creste3.Razele ioniceRazele ionice variaza la fel ca si razele
atomice. Cu ct sarcina pozitiva a ionilor pozitivi este mai mare cu
att raza este mai mica.Razele ionilor negativi sunt mai mari dect
razele atomilor. Cu ct sarcina negativa a ionilor negativi este mai
mare, raza ionilor este mai mare.cresteVI BcresteVIII A
creste4.Energia de ionizareUna dintre cele mai importante marimi
fizice ale atomilor este energia de ionizare. Prin energie de
ionizare se ntelege energia cheltuita pentru smulgerea unui
electron dintr-un atom. Ea se exprima de obicei n electroni volti
(eV).Cele mai mici energii de ionizare le au metalele alcaline,
deoarece ele pot pierde cel mai usor electronul de pe ultimul
strat. Energia de ionizare creste paralel si cu cresterea numarului
atomic Z pentru elementele din aceeasi perioada. Aceasta se explica
prin cresterea puterii de atractie a electronilor de catre
nucleu.Eicrestecreste5.Afinitatea pentru electroniPrin afinitate
pentru electroni se ntelege energia eliberata la alipirea unui
electron la un atom, cu formarea unui ion negativ.Faptul ca atomul
neutru poate sa accepte electroni, arata ca nucleul nu are cmpul
electric complet saturat si tinde spre o saturare formnd ioni
negativi prin acceptare de electroni. Stabilitatea ionului negativ
astfel format este mult mai mare dect a atomului neutru. Asa se
explica de ce ionul de fluor F-este mai stabil ca atomul de fluor,
iar anionul OH-este mai stabil dect radicalul OH.Afinitatea variaza
invers cu energia de ionizare:
Proprietati chimice si modul de variatie corelat cu pozitia
elementelor n sistemul periodic.
1.Starea de oxidareO proprietate periodica este si starea de
oxidare (numar de oxidare, treapta de oxidare).Se ntelege prin
stare de oxidare o sarcina electrica formala, pozitiva sau negativa
ce se atribuie unui element n combinatiile sale. Se atribuie
sarcina pozitiva sau negativa n functie de caracterul
electropozitiv sau electronegativ al partenerului.Ca regula, putem
spune ca n combinatiile cu elemente mai electronegative dect ele,
starile de oxidare maxime ale elementelor din grupele principale,
sunt pozitive egale cu numarul grupei din sistemul periodic. n
combinatiile lor cu elemente mai electropozitive dect ele, starile
de oxidare sunt negative si egale cu 8 - numarul grupei n care se
gaseste elementul.Starea de oxidare reprezinta numai ntmplator
sarcina ionului real (de exemplu n Na2S, Na2O, NaCl etc.). Metalele
de regula au numar de oxidare pozitiv, iar nemetalele au numar de
oxidare si pozitiv si negativ.Valenta elementelor ntr-o perioada
creste de la stnga spre dreapta.
2.Electronegativitatea. Electropozitivitate.Fiecare perioada se
termina cu un gaz rar, formnd mpreuna grupa a VIII-a A. Aceste
elemente se caracterizeaza printr-o mare inertie chimica, explicata
printr-o structura electronica stabila. Dupa gazele rare urmeaza
metalele alcaline care formeaza grupa IA si se caracterizeaza toate
prin usurinta de a pierde electronul s, transformndu-se ntr-un ion
pozitiv.Elementele care prezinta o tendinta accentuata de a primi
electroni se numesc electronegative, iar cele care pierd usor
electronii periferici, se numesc electropozitive.Caracterul
electronegativ creste de la stnga spre dreapta n rndurile
orizontale ale sistemului periodic, iar caracterul electropozitiv
se atenueaza. De asemenea se constata o scadere a caracterului
electronegativ n grupe, de sus n jos.Aceasta nseamna ca cele mai
electropozitive elemente se gasesc n stnga jos a sistemului
periodic, iar cele mai electronegative n dreapta sus. n grupele din
mijlocul sistemului periodic se gasesc elementele care nu au un
caracter electropozitiv sau electronegativ pronuntat, ele sunt
practic neutre.
3.Caracterul acido-bazicExista un paralelism ntre
electronegativitate si caracterul acid sau bazic. Elementele
electropozitive (sau cu electronegativitate mica) formeaza oxizi cu
caracter bazic, iar elementele electronegative (sau cu
electronegativitate mare) formeaza oxizi cu caracter
acid.Caracterul acid creste n grupa de jos n sus, iar n perioada
creste de la stnga la dreapta. Cel mai puternic caracter acid se
ntlneste la elementele situate n coltul din dreapta, sus a
sistemului periodic.Caracterul bazic creste n grupa de sus n jos,
iar n perioada creste de la dreapta spre stnga. Elementele aflate n
coltul din stnga, jos al sistemului periodic au caracterul bazic
cel mai pronuntat.Elementele din grupele secundare nu se supun
regulilor de mai sus. Majoritatea elementelor din grupele secundare
(tranzitionale) apar n mai multe stari de oxidare.
4.Punctele de topire si de fierbereDesfacerea retelei cristaline
prin topire depinde de fortele de legatura dintre particulele
constituente. Aceste forte depind de caracteristicile particulelor
(volum, sarcina electrica, nvelis electronic, etc.).Elementele cu
volum atomic mic si valenta mare formeaza cristale n care fortele
de legatura sunt foarte mari.Punctele de topire sunt functie de
numarul atomic, Z. n grupele principale, I - IV, temperaturile de
topire scad cu cresterea numarului atomic, pe cnd n grupele IV -
VIII principale si n grupele secundare cresc cu numarul atomic. n
perioada, temperatura de topire a elementelor creste pna la grupa a
IV-a, apoi, scade. n acelasi mod se comporta si temperatura de
fierbere.
PROBLEME REZOLVATEProblema nr.1Ordonati urmatoarele elemente n
sensul cresterii electronegativitatii lor:
Se scrie configuratia electronica a elemenetelor si se
pozitioneaza n sistemul periodic.O :1s22s22p4perioada a 2-a, gr.
VIAF :1s22s22p5perioada a 2-a, gr. VIIAS :1s22s22p63s23p4perioada a
3-a, gr. VIAP :1s22s22p63s23p3perioada a 3-a, gr. VACl :
1s22s22p63s23p5perioada a 3-a, gr. VIIAinnd cont de variatia
electronegativitatii elementelor n grupe si perioade, se ordoneaza
elementele n sensul cresterii electronegativitatii:
VAVIAVIIA
2OF
3PSCl
P< S < Cl < O < FProblema nr. 2Care din elementele
urmatoare are energia de ionizare mai mare?Se scrie configuratia
electronica a elemenetelor si se pozitioneaza n sistemul
periodic.Na :1s22s22p63s1perioada a 3-a, gr.IAAl
:1s22s22p63s23p1perioada a 3-a, gr. IIIAK
:1s22s22p63s23p64s1perioada a 4-a,
gr.IACa:1s22s22p63s23p64s2perioada a 4-a, gr. IIAinnd cont de
variatia energiei de ionizare elementelor n grupe si perioade, se
ordoneaza elementele n sensul cresterii energiei de ionizare:
gr
per.
IAIIAIIIA
3NaAl
4KCa
Al< Ca < Na < K
Problema 3.Care dintre metaleleZr (Z=40), V (Z=23) si Ir (Z=77)
va avea duritatea mai mare? (Toate metalele cristalizeaza n retea
compacta.)Se scrie configuratia electronica a metalelor si se
stabileste numarul de electroni de pe ultimul strat cu care metalul
participa la formarea legaturii
metalice:ZrZ=401s22s22p63s23p64s23d104p65s24d24e-VZ=231s22s22p63s23p64s23d35e-IrZ=771s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d79e-Se
ocupa cu electroni banda de valenta pentru a stabili care este
gradul de ocupare cu electroni a acesteia.
Duritatea cea mai mare o are V, deoarece el are cel mai mare
grad de ocupare cu electroni a benzii de valenta. Urmeaza apoi Zr
si Ir.
PROBLEME PROPUSE1. Sa se discute comparativ proprietatile
metalelor: TiZ = 22; CrZ = 24; Mo = 42; Mn Z = 25; WZ = 74; Rb Z =
37; NbZ = 41.Cu exceptia Rb carecristalizeaza n retea afnata,
restul metalelor cristalizeaza n retea compacta.2. Care din
elementele urmatoare are caracterul cel mai metalic?3. Care dintre
urmatoarele elemente are raza cea mai mica?5.Aranjati elementele de
mai jos n ordinea cresterii energiei de ionizare:
6.Se dau elementele chimice A cu numarul atomic Z = 11 si B cu Z
= 17. Se cere:a) valenta metalelor date;b) pozitia n sistemul
periodic.7.Ordonati n sensul cresterii temperaturilor de topire
urmatoarele metale: Ti Z= 22; Mo Z = 42; AgZ = 47. Scrieti
configuratiile electronice si pozitiile n sistemul periodic al
elementelor.
4. CONCENTRAIA SOLUIILORConcentratia unei solutii exprima
raportul dintre substanta dizolvata si solutie sau solvent. Exista
numeroase moduri de exprimare a concentratiei solutiilor, n functie
de unitatile de masura n care se exprima cele doua componente
(dizolvatul si solutia sau solventul).1. Concentratia
procentuala1.1. Concentratia procentuala de masa:reprezinta
cantitatea de substanta dizolvata, exprimata n grame din100 gde
solutie.,ms= md+ msolv.unde: c%m- concentratia procentuala de
masa[%] ;md- masa solutie [g];ms- masa solutiei [g];msolv.- masa
solventului [g].1.2. Concentratia procentuala de volum:exprima
numarul de litri de dizolvat din100 lde solutie.,Vs= Vd+
Vsolv.unde: c%v- concentratia procentuala de masa[%] ;Vd- volumul
solutiei [l];Vs- volumul solutiei [l];Vsolv.- volumul solventului
[l].Acest mod de exprimare a concentratiei se aplica atunci cnd
componentele solutiei sunt gaze.1.3. Concentratia procentuala
volumetrica:reprezinta grame de solut la 100 ml solutie.2.
Concentratia molara (molaritatea)- reprezinta numarul de moli de
substanta dizolvata ntr-un litru de solutie.unde: m - concentratia
molara [mol/l];Md- masa molara a solvatului [g].3. Concentratia
normala (normalitatea)- reprezinta numarul de echivalenti-gram de
solut dintr-un litru de solutie.
unde: n - concentratia normala, [val/l];Ed- echivalentul gram al
solutului, [g];VS- volumul solutiei [l].4. Concentratia molala
(molalitatea)- este definita ca fiind moli de solut la1000 gde
solvent.unde: a - concentratia molala, [moli/1000 g solvent];Md-
masa molara a solutului, [g];m2- masa solutului, [g].5.Fractia
molaraConsidernd o solutie binara ce contine n1mol solvent si n2mol
substanta dizolvata, atunci fractiile molare x1(a solventului) si
x2( a substantei dizolvate) sunt:unde: x1+ x2= 1.
6.Titrul solutiei- reprezinta cantitatea de substanta dizolvata,
exprimata n grame, ntr-un mililitru de solutie.
unde: T - titrul solutie, [g/ml];md- masa de substanta , [g];VS-
volumul solutiei, [ml].
Alte relatii utilizate n calcule de concentratii:cmnT
c-
m-
n-
T-
PROBLEME REZOLVATE:Problema nr.1:Reactioneaza200 gsolutie NaOH
20% cu200 gsolutie HCl 18,25%. Sa se arate daca reactia este
totala.NaOH + HCl = NaCl + H2OMNaOH= 23 + 16 + 1 = 40MHCl= 1 + 35,5
= 36,5Pentru NaOH:g NaOHPentru HCl:g HCl40 gNaOH .......36,5 g
HCl36,5 - 36,5 = 0Rezulta ca reactia este totala.Problema nr.2Se
da100 gsolutie x% H2SO4, care dizolva13 gzinc. Se cere x.
H2SO4+ ZnZnSO4+ H2AZn= 6498 gH2SO4..........64 g Zny
gH2SO4..........13 g Zng H2SO4Problema nr.3Se amesteca doua solutii
ale unei substante cu raportul molar: H : S : O = 1 : 16 : 32,
astfel:- 800 cm3solutie 4% cu = 1025 kg/m3- 500 cm3solutie 54% cu =
1435 kg/m3Despre ce substanta este vorba? Sa se determine
concentratia procentuala, molara, normala, molala si titrul
solutiei finale.HxSyOzH :H = 1S:x 2S = 1H2SO4acidul sulfuricO:O =
4Din relatiagggDin relatiagggProblema nr.4Se amesteca:-1,2
kgsolutie H2SO44,9%-2 lsolutie H2SO40,2M;-1 lsolutie H2SO40,2 N;-
0,25 kmol apa.Considernd denstitatea solutiei ca fiind aproximativ
egala cu 1 g/cm3, sa se exprime concentratia solutiei finale n
toate modurile posibile.PROBLEME PROPUSE:1. Reactioneaza300
gsolutie KOH 28% cu500 gsolutie HNO312.8%. Sa se arate daca reactia
este totala.2. Reactioneaza 500 cm3solutie H2SO451% cu = 1,4
g/cm3cu 500 cm3solutie KOH 50% cu = 1500 kg/m3. Sa se arate daca
reactia este totala.3. Se da200 gsolutie y% HNO3care dizolva4,8
gmagneziu. Se cere y.4. La neutralizarea a500 gsolutie z% H2SO4se
consuma28 gKOH. Se cere z.5.Ce cantitate de substanta este necesara
pentru a obtine:a)250 gsolutie 35%;b)50 gsolutie 2,5%;c)2 kgsolutie
10%;d)0,8 kgsolutie 20%.6.S-au dizolvat20 gdintr-o substanta cu
raportul molar Mg : S : O = 3 : 4 : 8 si s-a adus la3 lde solutie.
Densitatea acestei solutii este 1125 kg/m3. Despre ce substanta
este vorba? Sa se exprime concentratia solutiei n toate modurile
posibile.7. Se amesteca doua solutii ale unei substante cu
urmatoarea compozitie procentuala: H = 3,06%, P = 31,63%,
astfel:-400 gcu c = 13,76% si = 1075 kg/m3-200 gcu c = 44% si =
1575 kg/m3Despre ce substanta este vorba? Sa se determine
concentratia procentuala, molara, normala, molala si titrul
solutiei finale.8. Se amesteca doua solutii ale unei substante cu
urmatoarea compozitie procentuala: H = 2.06%, S = 32.65%,
astfel:-500 gsolutie 20% cu = 1140 kg/m3-300 gsolutie 60% cu = 1500
kg/m3Despre ce substanta este vorba? Sa se determine concentratia
procentuala, molara, normala, molala si titrul solutiei finale.9.
Se amesteca:a) 400 cm3solutie de HCl0,4 mcu0,8 lsolutie HCl0,1 mb)
600 cm3solutie H2SO40,5 n cu1,2 lsolutie H2SO4n.Se cere m si n a
solutiei finale.10. Se amesteca:a)0,4 kgsolutie de NaOH 40% cu 600
cm3apa distilatab)0,4 lsolutie CuSO420% cu = 1,2 g/cm3cu0,6 lapa
distilata..Se cere c% a solutiei finale.11. Se amesteca:a)400
gsolutie H2SO440% cu 600 cm3apa distilata. Se cere c% a solutiei
finale.b) 500 cm3solutie H2SO40,5 mcu500 gapa distilata. Se cere
molaritatea si normalitatea solutiei finale.11.49 gsolutie 10%
H2SO4se neutralizeaza cu x g solutie NaOH 8%. Se cere x.12.400
gsolutie 28% KOH se neutralizeaza cu y g solutie 6,3% HNO3.Se cere
y.13.300 gsolutie 11,2% KOH se neutralizeaza cu z g solutie 49%
H2SO4. Se cere z.14.Se amesteca:-600 gsolutie H2SO420% cu = 1,14
g/cm3-600 gsolutie H2SO460% cu = 1,52 g/cm3-600 gsolutie H2SO414%
cu = 1,09 g/cm3- 0,25 kmol apa.Sa se exprime concentratia solutiei
finale n toate modurile posibile.
5. TERMODINAMICA CHIMIC1. CONSIDERAII TEORETICEO reactie chimica
este nsotita de un schimb energetic, de cele mai multe ori de
caldura. Transferul de caldura se ia n considerare fie la volum
constant, fie la presiune constanta. Daca are loc un transfer de
caldura la volum constant atunci transferul de caldura este egal cu
variatia energiei interne (U). Daca se lucreaza la presiune
constanta, atunci schimbul de caldura este egal cu variatia de
entalpie (H). n conditii obisnuite, se lucreaza la presiune
constanta si ca urmare, se ia n considerare variatia entalpiei, H.
Reactiile n care H>0 se numesc endoterme, cele n care H
