CHIMIE ANORGANIC II

Conf. Daniela Berger

Anul universitar 2012-2013

Notarea studenilor 2 lucrri: Grupa a 16-a (degrevare dac nota 7) Grupa a 15-a (degrevare dac nota 7)

Nota final = 10% L1 + 10% L2 + 30% Laborator + 50% Examen (25% examenul scris + 25% examenul oral)

Bibliografie Suportul electronic de curs Seturi de probleme trimise electronic sau pe suport de hrtie C. Guran, Chimia sistematic a elementelor (blocurile s, p), Ed.

Printech, Bucureti, 2009. D.F. Shriver, P.W. Atkins, C.H. Langford, Chimie Anorganic, Ed.

Tehnic, 1998. Informaii de pe internet, de preferin de pe site-ul wikipedia

IA (1)

VIIIA (18)

H IIA (2)

IIIA (13)

IVA (14)

VA (15)

VIA (16)

VII (17)

He

Li

Be B

C

N O

F

Ne

Na

Mg Al Si P S Cl Ar

K

Ca Ga Ge As Se Br Kr

Rb

Sr In Sn Sb Te I Xe

Cs

Ba Tl Pb Bi Po At

? Rn

Fr

Ra

Chimia elementelor din grupele principale Caracter metalic

Car

acte

r met

alic

Retea metalica Retea covalenta Elemente lichide

Gaze monoatomice Gaze moleculare biatomice

PresenterPresentation Notes

Numerele de oxidare (NO) a elementelor din grupele principale

IA (1)

VIIIA (18)

1 H -1,+1

IIA (2)

IIIA (13)

IVA (14)

VA (15)

VIA (16)

VII (17)

He

2 Li +1

Be +2

B +3

C -4,+4,

+2

N -3,

+3,+4 +5,+2

O -1, -2

F -1

Ne

3 Na +1

Mg +2

Al +3

Si +4,+2

P -3,+3,

+5

S -2,+6, +4,+2

Cl -1, +1, +3,+5,

+7

Ar

4 K +1

Ca +2

Ga +3,+1

Ge +4,+2

As -3,+3,

+5

Se -2,+6, +4,+2

Br -1,+1, +3,+5,

+7

Kr +2

5 Rb +1

Sr +2

In +3,+1

Sn +4,+2

Sb -3,+3,

+5

Te -2,+6, +4,+2

I -1,+1, +3,+5,

+7

Xe +2,+4,+6,+8

6 Cs +1

Ba +2

Tl +1

Pb +4,+2

Bi +3

Po +4,+2

At -1

Rn +2

7 Fr +1

Ra +2

NO max = nr. e- de valen Apare cnd toi electronii exteriori ai unui atom sunt deplasai ctre un atom puternic electronegativ. NO = 8 nr. e- de valen Nemetalele au mai multe NO NO variaza cu 2 pentru c electronii sunt acceptai sau cedai n pereche. Pentru metale sau semimetale, NO minime sunt mai frecvente la elementele grele din grup.

Caracterul redox a elementelor din grupele principale

Elementele cu electronegativitate mic (grupa 1 i 2) sunt ageni reductori puternici. Elementele cu electronegativitate mare (grupa 17 i O2) sunt ageni oxidani puternici.

IA

(1) VIIIA

(18) 1 H

IIA (2)

IIIA (13)

IVA (14)

VA (15)

VIA (16)

VII (17)

2 Li

Be

O2 F2

3 Na

Mg

Cl2

4 K

Ca

Br2

5 Rb

Sr

I2

6 Cs

Ba

7 Fr

Ra

Car

acte

r red

ucat

or

Car

acte

r oxi

dant

GRUPA 16 (VIA). CALCOGENII

O - oxigen S sulf Se - seleniu Te - telur Po poloniu

(radioactiv) Lv (Z=116)

element sintetic (livermoriu)

Configuratia electronic a stratului de valent este ns2np4; S8 i Se8 apar ca molecule octaatomice, molecula S8 fiind mai stabil ca Se8. O2 formeaz legturi duble datorit razei atomice mici (0.62 ). O2, S i Se sunt nemetale, Te i Po sunt semimetale. S se cunoate din antichitate, O2 a fost recunoscut n secolul al 18-lea, iar Se, Te i Po n secolul al 19-lea.

GRUPA 16 (VIA). CALCOGENII

Calcogeni - denumirea greceasc pentru bronz; se refer la compuii sulfului i a congenerilor cu cuprul.

PresenterPresentation NotesBronzul aliaj Cu-Sn

Tendine generale n grup

Energia de legtur a oxigenului are cea mai mare valoare diferene mari ntre proprietile O2 fa de cele ale S.

O2 formeaz legturi de hidrogen puternice (H2O, H2O2).

Element 8O 16S 34Se 52Te 84Po

Stare de agregare Gaz Solid Solid Solid Solid Numr atomic (Z) 8 16 34 52 84 Raz atomic () 0,73 1,02 1,17 1,35 1,46 Raz ionic, E2- () 1,24 1,70 1,84 2,07 - Energia de legtur (kJ/mol)

496 264 305 226 -

p.t. / p.f. (oC) -219/-183 +112,6 () +119,2

()/ 444,6

220 / 685 452 / 990 254 / 960

Coeficient de electronegativitate

3,44 2,45 2,.55 2,10 1,75

Energie de ionizare primar (kJ/mol) (eV)*

1320 13,61

1005 10,36

947 9,75

875 9,01

8,43

Afinitate pentru electroni (kJ/mol) (eV)*

-700 1,461

-196 2,077

-203 2,02

-189 1,97

-127

NO -2, -1, (+1)

-2, 2, 4, 6 -2, 2, 4, 6 -2, 2, 4, 6 2, 4

Numr de coordinare (NC)

1,2 (3, 4) 2, 4, 6 2, 4, 6 6 (7, 8) -

Electronegativitatea, energia de ionizare descresc n grup de sus n jos, ceea ce reflect scderea caracterului nemetalic n gup n acelai sens.

Stabilitatea NO maxim scade n grup de sus n jos, iar NO=NOmax-2 crete n grup.

n general, stabilitatea NO +4 crete n grup de sus n jos, iar cea a NO (+6) scade de sus n jos, de la S la Po.

Formare de anioni E2- - cu exceptia Po care are caracter metalic; tendina de a forma anioni scade n grup de sus n jos.

Oxizii au caracter ionic mult mai pronunat dect sulfurile.

Tendine generale n grup

Tendina de catenare i concatenare De la S apare tendinta de catenare, mai pronuntat la Se si Te catene poliatomice caracter semimetalic al elementelor Sulful, formeaz ioni polisulfur, Sn2- (tendin de catenare) - compui stabili ciclici sau polimerici cu O i N etc. (tendin de concatenare) O2 are tendin limitat de catenare, formeaz legturi O-O cu 2 sau 3 atomi de O.

Tendine generale n grup

FeS2 -pirit

forma forma

Oxigenul. Stare natural i obinere Oxigenul apare n atmosfer ca element liber (~ 21% vol.) i dizolvat n oceane i ape de suprafa. Se gsete n cantiti mici sub form de O3. O2 se produce prin fotosintez de ctre plantele verzi.

Industrial se obine prin distilarea fracionat a aerului. I. se ndeprteaz mai nti CO2 i vaporii de H2O II. lichefierea aerului (N2 i O2) III. distilare fracionat a aerului pe baza p.f. (N2 -196C i O2 -183C)

CO2 + H2O + O2 + CH2Oh [ ](i.e. zaharide)

clorofilenzime

Oxigenul. Stare natural i obinere n laborator - prin reacii de descompunere termic a unor compui bogai n oxigen

NaNO3 NaNO2 + O2

KClO3 KCl + 3/2O2

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

BaO2 BaO + O2

tC

tC

tC

tC

Reacii de descompunere termic a unor oxizi

3MnO2 Mn3O4 + O2

2PbO2 2PbO + O2 Ag2O Ag + 1/2O2 180C

tC

Oxigenul. Stare natural i obinere

Metode pe cale umed - hidroliza sau oxidarea peroxizilor 2KMnO4 + 5H2O2+3H2SO4 5O2+ K2SO4 + MnSO4+8H2O Na2O2 + H2O 2NaOH +1/2O2 sau 2Na2O2 + 3H2O 4NaOH + H2O2 + 1/2O2

Oxigen. Proprieti fizice. Forme alotropice

- molecul diatomic, paramagnetic - prezint dou forme alotropice, O2 i O3 - trei izotopi, 16O, 17O i 18O ( 99,76%, 0,04% i 0,2% gr.) - prezint energie de disociere foarte ridicat, numai 0,085% dintre molecule disociaz la 3000 C. - are solubilitate mic n ap, la 0C numai 0,049 L O2 se dizolv ntr-un litru de ap. - este foarte important pentru viaa acvatic - este parial solubil n metale topite (Cu, Ag, Ni, Pt), oxigen care se ndeprteaz la solidificarea acetor topituri.

Grupa a 16-a. Oxigenul Forme alotropice Ozonul. Stare natural, proprieti fizice, obinere Este prea reactiv ca s rmn pentru mult timp n atmosfer. Stratul de ozon protejeaz Pmntul de radiaii ultraviolete. Concentraii mici de ozon se formeaz n vecintatea aparatelor electrice. Se obine prin: - trecere lent a oxigenului printr-un tub cu descrcri electrice, conversia n ozon fiind de 10%. - prin aciunea razelor UV asupra O2

O

O

O

+

- O

O

O

+

-O

O

O116. 50 '

Este un gaz de culoare bleu, cu miros caracteristic, este instabil din punct de vedere termodinamic i toxic.

Ozonul. Proprieti chimice Ozonul agent de oxidare puternic, depit doar de fluor; reacioneaz cu multe substane n condiii n care oxigenul nu reacioneaz. 2NO2 + O3 N2O5 + O2 PbS + 2O3 PbSO4 + O2 2KI + H2O + O3 2KOH + I2 + O2 - formeaz ozonide, MO3 sau M(O3)2 prin reacia dintre MOH i O3. Stabilitatea ozonidelor: Cs > Rb > K > Na, respectiv Ba > Sr > Ca KO3 + H2O KOH + O2 + (HO) 2(HO) H2O + 1/2O2

Ozonul este utilizat n tratamentul apelor potabile i n sinteza unor produse farmaceutice.

PresenterPresentation NotesOzonidele se formeaz prin trecerea unui curent de ozon uscat peste pulberi de hidroxizi.

Grupa a 16-a. Oxigenul Proprieti chimice Oxigenul reacioneaz cu toate elementele cu excepia He, Ne, Ar, halogeni i metalelor nobile.

Reacii de combinare, arderi sau combustii au loc cu viteze mari, fiind nsoite de degajare intens de cldur. P4 + 5O2 P4O10 Fosforul alb se aprinde la temperatura camerei S + O2 SO2 Mg + 1/2O2 MgO T=750C cu C formeaz CO (T > 800oC), CO2 (T < 800oC) cu N2 numai n arc electric sau la temperaturi peste 1000C cu formare de NO.

Grupa 16. Oxigenul Proprieti chimice Arderile n oxigen sunt mai energice dect n aer, N2 preia o parte din cldura de ardere. Oxidri sau arderi lente oxidri a unor compui diferii - au loc la temperaturi sczute H2S + 1/2O2 S + H2O 2O2 + CH4 CO2 + 2H2O 11/2O2 + 2FeS2 Fe2O3 + 4SO2 Oxidri catalitice

2NH3 + 5/2O2

TC, Pt-Rh2NO + 3H2O

SO2 + 1/2O2 SO3TC, V2O5

Obinerea industrial Autooxidarea 2-etil antrachinonei

O

O

RH2/Pd

OH

OH

RO2

O

O

R

+ H2O2

extras n ap solutie 20% Obinere n laborator Reacia peroxizilor cu H2SO4 BaO2 + H2SO4 BaSO4 + H2O2 (la temperatur sczut) Hidroliza peroxizilor sau superoxizilor 2Na2O2 + 3H2O 4NaOH + H2O2 + 1/2O2 Hidroliza peroxodisulfailor (NH4)2S2O8 + 2H2O 2NH4HSO4 + H2O2 n natur, H2O2 se poate forma prin procese biologice, prin reacia dintre clorofil, CO2 i H2O n prezena luminii.

Compuii oxigenului. Apa oxigenat

PresenterPresentation NotesMost commercial processes achieve this by bubbling compressed air through a solution of the derivatized anthracene, whereby the oxygen present in the air reacts with the labile hydrogen atoms (of the hydroxy group), giving hydrogen peroxide and regenerating the anthraquinone. Hydrogen peroxide is then extracted and the anthraquinone derivative is reduced back to the dihydroxy (anthracene) compound using hydrogen gas in the presence of a metal catalyst. In natur, H2O2 se formeaz: Clorofil + CO2 + H2O H2CO4 (acid peroxocarbonic) + (CH2O)n. Acidul peroxocarbonic se descompune in CO2 i H2O2.

Proprieti fizice - lichid incolor, inodor, miscibil cu apa n orice proporie cu p.f. 150,2C i densitate de 1,44 g/cm3. - formeaz legturi de hidrogen, numrul acestora este mai mic dect n cazul apei. Se descompune uor n prezena luminii i a metalelor fin divizate i poate chiar produce explozii. H2O2 se stocheaz n sticle brune, recipieni din aluminiu fr rugoziti i la temperatur sczut.

Compuii oxigenului. Apa oxigenat

CHIMIE ANORGANIC IIConf. Daniela BergerAnul universitar 2012-2013Notarea studenilorSlide Number 3Slide Number 4Slide Number 5GRUPA 16 (VIA). CALCOGENII GRUPA 16 (VIA). CALCOGENII Tendine generale n grupTendine generale n grupTendine generale n grupSlide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Compuii oxigenului. Apa oxigenatCompuii oxigenului. Apa oxigenat