of 54/54
MARIA ELENA UDREA SUPORT DE CURS PENTRU MODULUL TERMODINAMICĂ ŞI CINETICA CHIMICĂ CLASA A XII-a Calificarea Tehnician în chimie industrială Editura Universul Școlii, Alba Iulia 2017 REACȚII CHIMICE ȘI PROCESE UNITARE

REACȚII CHIMICE ȘI PROCESE UNITARE · PDF fileformeazã alte legãturi chimice, între acestea, respectând anumite mecanisme şi rezultã moleculele produşilor de reacţie.

  • View
    232

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of REACȚII CHIMICE ȘI PROCESE UNITARE · PDF fileformeazã alte legãturi chimice,...

  • MARIA ELENA UDREA

    SUPORT DE CURS PENTRU MODULUL

    TERMODINAMIC I CINETICA CHIMIC

    CLASA A XII-a

    Calificarea

    Tehnician n chimie industrial

    Editura Universul colii, Alba Iulia

    2017

    REACII CHIMICE I PROCESE UNITARE

  • 1

    AUTOR:

    MARIA ELENA UDREA LICEUL TEHNOLOGIC OCNA MURE

    SUPORT DE CURS PENTRU MODULUL

    TERMODINAMIC I CINETICA CHIMIC

    CLASA a XII-a

    Pentru calificarea

    Tehnician n chimie industrial

    Programa colar aprobat prin Anexa nr. 2 la OMEdC nr.

    3172/30.01.2006

    Editura:

    Universul colii, Alba Iulia, 2017

    Adresa:Alba Iulia, Str. Gabriel Bethlen, Nr.7, Cod 510009 Tel. 0258/826147, 0358/882225, 0358/882226, Fax 0258/833101

    Web: www.ccdab.ro, e-mail: [email protected]

    ISBN 978-606-8683-66-9

    http://www.ccdab.ro/

  • 2

    NOTA DE PREZENTARE

    Materialul cu titlul de mai sus este un suport de curs pentru capitolul Reacii chimice

    i procese unitare, care se studiaz la modulul de specialitate Termodinamic i cinetic

    chimic liceul tehnologic, clasa a XII-a, calificarea Tehnician n chimie industrial.

    Exist la ora actual multe informaii despre conceptul de reacie chimic i criteriile

    lor de clasificare, pe care le-am aplicat n cursul de fa, dar exemplele propuse sunt reacii

    chimice din industria chimic, pentru a respecta scopul disciplinei.

    Am scris acest curs, fiindc nu exist la ora actual un manual pentru aceast

    disciplin, profesorii culeg i sistematizeaz informaiile, deci am vrut s ofer un ghid de

    orientare.

    Modulul ,,TERMODINAMIC I CINETIC CHIMIC face parte din curriculumul

    pentru pregtirea de baz n domeniul ,,Chimie industrial nivelul trei de calificare i

    urmrete corelarea unitilor de competen din Standardul de Pregtire Profesional cu

    coninuturile tematice.

    Prin nivelul 3 de calificare se urmrete aprofundarea cunotinelor teoretice, dezvoltarea

    abilitilor de calcul tehnic, precum i dezvoltarea deprinderilor i abilitilor obinute prin

    parcurgerea nivelurilor 1 si 2, astfel nct tehnicianul n chimie industrial s fie capabil s se

    integreze (dup o perioad normal de adaptare) ntr-o echip de lucru; s neleag un

    procedeu de fabricaie; s cunoasc dotrile industriale i aparatele curente (pompe,

    schimbtoare de cldur, reactoare, coloane, etc), care prezint sau nu automatizri; s tie s

    utilizeze aceste aparate, adic s cunoasc principiile de funcionare i metodele de calcul

    aplicate; s tie s lucreze n echip i s in un grafic de lucru; s tie s identifice i s

    stpneasc factorii de risc legai de materiale, instalaii i procedee; s cunoasc i s

    respecte regulile de securitate a muncii i restriciile de mediu.1

    Coninutul acestui curs ajut la formarea competenei specifice:

    Identific tipul reaciilor chimice care stau la baza procesului chimic i care se refer la:

    a) clasificarea reaciilor chimice n chimia anorganic i organic;

    b) scrierea ecuaiilor specifice;

    c) prezentarea mecanismelor de reacie ale substanelor organice;

    d) aplicarea reaciilor chimice n procesele industriale de obinerea unor substane chimice

    anorganice i organice uzuale.

    n capitolul 1 se prezint pe scurt unele noiuni despre reacia chimic i criteriile de

    clasificare, care au fost nvate la disciplina Chimie, n clasele anterioare.

    1 Curriculum liceu tehnologic, calificarea Tehnician n chimie industrial, clasa a XII-a, anexa 2 OMEdC

    3172/30.01.2006

  • 3

    Capitolul 2, face referiri la tipurile de reacii chimice anorganice i la unele procese

    industriale de fabricare: a acizilor sulfuric, azotic; a hidroxidului de sodiu (soda caustic); a

    carbonatului de sodiu (soda calcinat) i a azotatului de amoniu.

    Capitolul 3 face referiri la clasificarea reaciilor organice dup natura lor, dup mecanism; se

    prezint cteva exemple de procesele organice unitare. Am prins anexe cu numele unor

    substane chimice din practica de laborator.

    CAPITOLUL I

    REACII CARE STAU LA BAZA PROCESELOR CHIMICE

    NOIUNI DE REACIE CHIMIC I ECUAIE CHIMIC

    Reacia chimic (fenomenul chimic) reprezint transformarea unei substane n alt

    substan chimic, total diferit. (o substan nou).

    Reactanii sunt substanele care intr n reacie.

    Produii de reacie sunt substanele care rezult din reacie.

    n reacia chimic se rup legturile chimice dintre particulele din moleculele reactanilor i se

    formeaz alte legturi chimice, ntre acestea, respectnd anumite mecanisme i rezult

    moleculele produilor de reacie.

    Ecuaia chimic este reprezentarea (scrierea) reaciei chimice cu ajutorul simbolurilor i a

    formulelor chimice.

    O ecuaie chimic este corect, cnd:

    Formulele chimice, respectiv simbolurile chimice ale reactanilor i ale produilor de reacie sunt corecte;

    Se aplic legea conservrii masei i legea conservrii numrului de atomi.

    Atenie la deosebirea dintre coeficientului de reacie de indicele numeric!

    Coeficientul de reacie este o cifr arab, care se scrie n faa formulei chimice, respectiv a

    simbolului chimic (se nmulete numrul de atomi din formula chimic,respective masa

    molecular a substanei cu aceast cifr, la egalarea reacie i la calculele chimice).

  • 4

    Indicele numeric este o cifr arab, care se scrie n partea de jos, dreapta a simbolului chimic

    i indic numrul de atomi din substana respectiv. Cifra 1 nu se scrie.

    Exemplu

    1) C2H2 etina (acetilena) Cifrele 2 indic: 2 atomi de C i 2 atomi de H;

    Exemplu

    2) 2 C2H2 Avem semnificaiile:

    Cifra 2 din faa formulei chimice indic 2 moli de etin;

    Vor fi: 2.2atomi de C i 2.2 atomi de H.

    Legea conservrii masei pentru o reacie chimic indic c suma maselor reactanilor este

    egal cu suma maselor produilor de reacie.

    Deci, n timpul reaciei nu se pierd i nu se ctig:

    Masa; Atomi; Sarcini electrice pozitive i negative, fiindc reacia chimic este neutr din punct de

    vedere electric.

    Legea conservrii numrului de atomi pentru o reacie chimic indic c numrul de atomi

    al fiecrui element ce intr ntr-o reacie este egal cu numrul de atomi ce rezult din reacie,

    fiindc numrul atomilor fiecrui element participant la reacie se conserv.

    Ecuaia chimic este alctuit din doi membri:

    membrul stng( REACTANI) membrul drept (PRODUI DE REACIE)

    Ecuaia general a unei reacii chimice este:

    aA + bB cC + dD

    Explicaii:

    A, B = reactani

    C,D = produi de reacie

    sgeata de la stnga spre dreapta () simbolizeaz transformarea reactanilor n produi de

    reacie.

    a,b,c,d= coeficieni stoechiometrici. Sunt cifre care se scriu n faa atomilor/ moleculelor din

    ecuaia chimic, pentru a respecta legea conservrii masei. Ei indic numrul de

    atomi/ molecule/moli/ compui ionici din ecuaia chimic.

    Coeficientul 1 nu se scrie.

    Simboluri pentru ecuaia chimic

    Se folosesc urmtoarele simboluri, pentru a diferenia reaciile chimice:

  • 5

    Simbolul =, trecut ntre reactani i produi de reacie, pentru reacii stoechiometrice;

    Simbolul , trecut ntre reactani i produi de reacie, semnific o reacie ireversibil;

    Simbolul (); , dac este trecut ntre reactani i produi de reacie, semnific o reacie reversibil.

    Semnificaii ale ecuaiei chimice

    O ecuaie chimic, conform studiilor de specialitate are urmtoarele semnificaii:

    Semnificaia calitativ, adic se indic natura i numele reactanilor i al produilor de reacie:

    Semnificaia cantitativ, adic indic numrul de atomi/molecule de reactanilor i de produi de reacie; proporiile de mase de reactani, respectiv dle produi de reacie.

    Se prezint exemplul:

    S se scrie corect ecuaia chimic, de la descompunerea termic a carbonatului acid de natriu

    n carbonat de natriu, ap i bioxid de carbon (aceast reacie st la baza obinerii

    carbonatului de natriu-soda calcinat).

    Rezolvare:

    Etapa 1. Pentru rezolvare trebuie s se tie:

    reactanii, care este carbonatul acid de natriu (fiindc n enun se spune descompunerea termic a carbonatului acid de natriu;

    produii de reacie, care sunt: carbonat de sodium, ap i bioxid de carbon (fiindc se spune n enun c descompunerea este n aceti produi.

    formulele chimice ale substanelor chimice, menionate n enun; ecuaia general a reaciei chimice, pentru a pune corect sgeata de transformare a

    carbonatului de natriu n substanele menionate i semnul + ntre substanele

    rezultate.

    Etapa 2. Se scrie ecuaia chimic a reaciei de descompunere, nlocuind numele substanelor

    chimice cu formulele chimice corespunztoare:

    Carbonat acid de natriu trece n () carbonat de natriu i (+) bioxid de carbon i (+) ap

    NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O

    Solid Solid Gaz Gaz

    Aplicm legea conservrii masei i legea conservrii numrului de atomi, fiindc trebuie s

    egalm numrul de atomi de acealai fel i masele din partea stng i partea dreapt a

    ecuaiei chimice.

    Reactani Produi de reacie Observm c:

    1atomNa+1atomH+1atomC+3atomiO (nu este egal) cu:

    2atomiNa+2atomiC+6atomiO+2atomiH

    Stnga