Procese Chimice GN Curs Varianta Finala

  • View
    129

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Procese Chimice GN Curs Varianta Finala

Reactii chimiceMajoritatea reactiilor chimice se petrec in mediu apos. Apa, ca solvent, joaca un rol important reactiile chimice. Rolul apei ca solvent Exemplu Se considera un aparat simplu pentru masurarea curentului electric. KBr apa K+(aq) + Br-(aq)

electrolit

H2O

+ +

H2O +

K+Br-

+

H2O +

-

H2O + H2O + H2O - K+ + + H2O - H2O + H2O - + H2O Br- + H2O + H2O + H2O -

+

H2O

H2O H2O -

H2O

-

+

Apa dizolva si unele substante covalente Cum ar fi zaharul C12H22O11, glicolul, C2H6O2, HCl, etc

HCl

apa

H+(aq) + Cl-(aq)

Cationul interactioneaza puternic (interactiuni chimice) cu moleculele de apa rezultand ionul oxoniu care se scrie uzual H3O+.

Interactiunile apei cu cationi de natura s si p sunt preponderent electrostatice in timp ce interactiounile apei cu cationi de tip d sunt de natura covalenta.

Clasificarea reactiilor chimice in mediu apos

-Reactii de precipitare -Reactii acido-bazice -Reactii de oxido-reducere (redox) -Reactii de complexare

-Reactii de combinare X + Y Z -Reactii de descompunere Z X+Y -Reactii de inlocuire X + YZ XZ + Y

Reactii de precipitare

Prin amestecarea solutiilor de azotat de bariu si sulfat de cupru (II) rezulta un precipitat insolubil Ba(NO3)2 + CuSO4 BaSO4(ppt) + Cu(NO3)2 BaSO4(ppt) + Cu2+ + 2 NO3-

Ba2+ + 2 NO3- + Cu2+ + SO42Ecuatia reactiei chimice

NaCl(aq) + AgNO3(aq) -----> NaNO3(aq) + AgCl(s) Ecuatia reactiei chimice forma ionica Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO3-(aq) ------> Na+(aq) + NO3-(aq) + AgCl(s) Ecuatia reactiei chimice forma neta Ag+(aq) + Cl-(aq) ------> AgCl(s)2KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) -> 2KNO3(aq) + PbI(s)

Pentru scrierea corecta a unui proces de precipitare : -se identifica ionii prezenti in solutie -se considera posibilele interactiuni cation-anion -se determina combinatia de anion-cation insolubila AgNO3(aq) + Na2S(aq) Ag+ si NO3 Na+ si S2 Ag2S si NaNO3

2AgNO3(aq) + Na2S(aq) p Ag2S(s) + 2NaNO3(aq) 2Ag+(aq) + 2NO3(aq) + 2Na+(aq) +S2(aq) p Ag2S(s) + 2Na+(aq) + 2NO3(aq) 2Ag+(aq) + S2(aq) p Ag2S(s)

BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) Ba2+(aq) + SO42(aq)

p

BaSO4(s) + 2NaCl(aq)

Ba2+(aq) + 2Cl(aq) + 2Na+(aq) + SO42(aq)p BaSO4 (s) + 2Na+(aq) + 2Cl(aq) BaSO4(s)

Reactiile acido-baziceReactiile acido-bazice (de neutralizare) au fost considerate initial reactiile dintre un acid si o baza. Acest concept s-a schimbat mult in ultimii ani.

I. Arrhenius un acid este o substanta care in mediu apos pune in libertate H+, iar o baza este o substanta care pune in libertate grupari OH- la dizolvarea in apa.

II. Bronsted - un acid este orice specie chimica care poate dona un proton iar o baza este reprezentata de orice specie chimica capabila de a accepta un proton.

Brnsted Acid:Proton - donor Base:Proton - acceptor

HCl + H2O Acid Baza

H3O+

+ Cl

Acid Baza conjugat conjugata

In reactiile acido-bazice fiecare specie considerata acid are o baza conjugata corespunztoare si fiecare specie bazica are un acid conjugat corespunztor. Acid CH3CO2H Baza + H2O Baza conjugata CH3CO2Acid conjugat + H3O-

Pereche conjugata Pereche conjugata

NH3 + H2O

NH4+ + OH-

HCl + NH3Acid Baza

NH4+ +acid conj

Clbaza conj

Un acid puternic este un acid care disociaza complet in apa HA = H+ + A-

H2O = H+ + OH-, Scala pH este definita ca fiind logaritm din concentratia de H+: pH = -log[H+] similar, pOH = - log [OH-]

Exemplu daca H+ = 0.0001M = 10-4; log din 10-4 = -4; pH = - log [ H+] = - log (10-4) = - (-4) = +4 pH=4

pH bazic 14

Daca OH- = 0.001M = 10-3; pOH = -log [OH-] = -log (10-3) = +3 pOH=3

7

pH neutru

pH = 14 - pOH;pH = 14 - 3 = 11 pH acid 0

III. Lewis un acid este o specie capabila de a accepta o pereche de electroni, o baza este o specie capabila de a ceda o pereche de electroni

BF3 si AlCl3, sunt specii de tip acid Lewis deoarece poseda orbitali vacanti si au capacitatea de a gazdui perechi de electroni Alte specii de tip acid Lewis sunt TiCl4, FeCl3, ZnCl2, and SnCl4.

BAZE LEWIS

Reactii de oxido-reducere

Sunt reactiile cu transfer de electroni . Fie reactia 2Mg(s) + O2(g)

2 MgO (s)

Transferul de electroni are loc de la magneziu spre oxigen .

Reactia de oxidoreducere (redox) este un proces dublu format din: Oxidarea Mg - 2e- Mg2+, magneziul este considerat agentul reducator . Oxidarea este procesul in care se pierd electroni. Reducerea 1/2O2 +2e- O2-, oxigenul este considerat agentul oxidant Reducerea este procesul care are loc cu acceptare (castig) de electroni.

Numarul de oxidare se utilizeza pentru monitorizarea schimbului de electroni. Fiecare atom dintr-o molecula sau specie chimica poliatomica are un numar de oxidare NO specific sau stare de oxidare. Numarul de oxidare se exprima printr-un numar intreg precedat de + sau pentru determinarea sarcinii. Regulile de determinare a numarului de oxidare -Numarul de oxidare pentru orice atom aflat in stare elementala este 0 -Pentru un ion monoatomic , numarul de oxidare este egal cu sarcina ionului -Suma numerelor de oxidare a atomilor dintr-un compus neutru este egala cu 0 -Pentru elementele din grupa 1, numarul de oxidare este +1 in toti compusii -Pentru elementele din grupa 2, numarul de oxidare este +2 in toti compusii -Pentru hidrogen numarul de oxidare este +1 in toate combinatiile acestuia cu nemetale si -1 in toate combinatiile cu metale (hidruri metalice) -Pentru fluor numarul de oxidare este -1 in toti compusii -Pentru oxigen numarul de oxidare este -2 in toti compusii cu exceptia peroxizilor unde numarul de oxidare este -1 -Pentru grupa 17 numarul de oxidare este -1 in toate combinatiile cu exceptia combinatiilor cu oxigenul. -Pentru elementele din blocul p numarul de oxidare maxim este egal cu numarul grupei cu exceptia F si O.

Element Fe

Stare de oxidare +2 +3

Compus sau ion Fe2+ Fe3+ Zn Zn2+ H2O2 O2 H2O Cr2O72Cr3+ CrO42MnO4MnO42MnO2 Mn2+ H2C2O4 CO2 CO32CO

Zn

0 +2

O

-1 0 -2

Cr

+6 +3 +6

Mn

+7 +6 +4 +2

C

+3 +4 +4 +2

Pentru scrierea corecta a unei reactii redox se vor urma pasii: 1. Se determina numarul de oxidare pentru toate elementele chimice 2. Se identifica speciile care se oxideaza respectiv care se reduc 3. Se determina numarul de electroni pierduti in procesul de oxidare si castigati in cel de reducere 4. se completeaza ecuatia prin multiplicarea uneia sau sau a ambelor procese cu numarul de electroni corespunzator (pierduti sau castigati). Exemplu AgNO3 + Cu +1+5-2 0 Ag + Cu (NO3)2 0 +2+5-2

Oxidare Cu Cu2+ + 2eReducere (Ag+ + e- Ag) 2 2Ag+ + Cu Cu2+ + 2Ag sau 2AgNO3(aq) + Cu(s) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)

K 2 Cr2 O 7 (aq) HI(aq) KI(aq) CrI 3 (aq) I 2 (s) H 2 O(l) pK 2 Cr2 O 7 HI KI CrI 3 p o o o o o 1 6 2 1 1Numarul de oxidare al iodului creste de la -1 la 0 . La Cr numarul de oxidare descreste de la +6 la +3.

I2 o 0

H 2O o o 1 2

o o o o 1 1 3 1

Cr+6 +3e Cr+3 reducere I-1 -1e I0 oxidare Iodul in HI pierde 1e iar Cr castiga 3e.

K 2 Cr2 O 7 6HI KI 2CrI 3 3I 2 H 2 O p

K 2 Cr2 O 7 14HI 2KI 2CrI 3 3I 2 7 H 2 O p

0

02

+1 -22

H + 2 H2 + O2

O

H2O

2( H 2e- + O0

0

H +e-) Oxidare O Reducere+1 -2

2 H2O

+2 -2

0

0

HgO 2 HgO

O2 + Hg O2 + 2 Hg

2e- + Hg+2 Hg0 Reducere O-2 O0 + 2e- Oxidare

+1 +5-2

+1 -1

0

6e- + Cl 3( O-2

+5

Cl Reducere-1 0

KClO3

KCl + O2

O + 2e-) Oxidare

2 KClO3

2 KCl + 3 O2

+1 -1

0

+2

-1

0

2( e- + H Zn0

+1

H ) Reducere0 +2

HCl + Zn 2 HCl + Zn

ZnCl2 + H2 ZnCl2 + H2

Zn + e- Oxidare

0

+1 +5 -2

+2 -2

+2 +5 -2

+1 -2

Cu +H(NO3) 3 Cu + 8 HNO3

NO + Cu(NO3)2 + H2O 4 H2O + 2 NO + 3 Cu(NO3)2

2( 3e- + N+5 N+2) Reducere 3( Cu0 Cu+2 + 2e-) Oxidare

+1

+6 -2

+1 -1

0

+3 -1

+1 -2

+1 -1

K2(Cr2O7) + HCl K2(Cr2O7) + 14 HCl

Cl2 + CrCl3 + H2O +KCl

3( Cl-1 Cl0 + 1e-) Oxidare 3 e- + Cr+6 Cr+3 Reducere

3 Cl2 + 7 H2O + 2 CrCl3 + 2 KCl

+1 +7 -2

+1 +2 -3

+1 -2

+4

-2

+1 -2 +1

+1 -2 +4 -3

KMnO4 +K(CN) +H2O 3( C

MnO2 +K(OH) +K(OCN) 2(3e- + Mn Mn ) Reducere+4

+2

C +2e-) Oxidare+4

+7

2 KMnO4 + 3 KCN + H2O

2 MnO2 + 2 KOH + 3 K(OCN)

+1 +7 -2

+1 +3 -2

+1 +6 -2

+2 +6 -2

+4-2

+1 -2

+1 +6-2

KMnO4 + H2C2O2 +H2SO4

MnSO4 +CO2 + H2O + K2SO4

5e- + Mn

+7

Mn Reduction+2

5( C

+3

C + e-) Oxidation+4

2 KMnO4 + 5 H2C2O4 + 3 H2SO4

2 MnSO4 + 10 CO2 + 8 H2O + K2SO4

-4 +1

0

+1 -2

+4 -2

CH4 + O2 CH4 + 2 O2

H2O + CO2 2 H2O + CO2

C C +8e- Oxidare 4( 2e- + O O ) Reducere-4 +4 0 -2

0

+4 -2

+1 +6 -2

+2 +6 -2

+1 -2

Pb + PbO2 + H2SO4 Pb + PbO2 + 2 H2SO4

PbSO4 + H2O 2 PbSO4 + 2 H2O

Pb Pb + 2e- Oxidare 2e- + Pb Pb Reducere0 +2 +4 +2

+8/3 -2

+2 -2

0

+4 -2

Fe3O4 + CO Fe3O4 + 4 CO

Fe + CO2 3 Fe + 4 CO2

4(C C + 2 e-) Oxidare 3 ( 8/3 e- + Fe Fe ) Reducere+2 +4 +8/3 0

Zn (s) + Cu2+ (aq) ------> Zn2+ (aq) + Cu (s). Eocell = Eocatho