Chimia anorganica

1. Caracteristica generala a nemetalelor(pozitia in sist. Periodic, gradele de oxidare posibile, raspindirea in natura)

Hidrogenul este elementul chimic în tabelul periodic al elementelor cu simbolul H și numărul atomic 1. Este un gaz ușor inflamabil, incolor, insipid, inodor, iar în natură se întâlnește mai ales sub formă de moleculă diatomică, H2. Având masa atomică egală cu 1,00794 u.a.m. , hidrogenul este cel mai ușor element chimic. Etimologic, cuvântul hidrogen este o combinație a două cuvinte grecești, având semnificația de „a face apă”.Hidrogenul elementar este principala componentă a Universului, având o pondere de 75% din masa acestuia. În starea de plasmă, se găsește ca element majoritar în alcătuirea stelelor. Hidrogenul elementar este foarte puțin răspândit pe Pământ.

Fluorul este un element chimic din grupa 17 a sistemului periodic (după stilul vechi grupa a-VII-a principală sau VIIA), grupa halogenilor. În stare elementară formează molecule compuse din doi atomi F2, care este singura legătură posibilă dintre cei doi atomi. Este cel mai electronegativ dintre toate elementele. Fiind un element foarte reactiv nu se găsește în natură decât sub formă de compuși. Minereurile cu conținut de fluor sunt: fluorita CaF2 (fluorură de calciu), criolita Na3[AlF6], apatita 3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2.

Clorul este elementul chimic cu numărul atomic 17, fiind notat cu simbolul Cl. Este un halogen, care se află în grupa 17 (VII, VIIa sau VIIb) a tabelului periodic. Sub forma ionului clorură, care este în alcătuirea sărurilor comune și a altor compuși, este abundent în natură și necesar multor forme de viață, inclusiv a omului. În starea sa elementară prezintă moleculă diatomică. Clorul este un agent oxidant puternic, fiind utilizat în procesele de albire și dezinfectare. În stratul superior al atmosferei, moleculele care conțin clor au fost implicate în distrugerea stratului de ozon. Clorul se găsește în natură sub forma de cloruri. Clorurile alcătuiesc cea mai mare parte a sărurilor din apa oceanică - ionii de clorură reprezintă aproximativ 1,9% din masa oceanica - dar se întâlnesc și sub forma depozitelor solide în scoarța terestră. În natură se găsesc doar izotopii 35 și 37, într-o proporție de aproximativ 3:1, ceea ce dă atomilor de clor o masă generală de 35,5.

Bromul este un element chimic notat cu simbolul chimic Br. Numărul său atomic este 35 iar masa sa atomică este de 79,909 u.a.m.. Bromul face parte din grupa halogenilor (grupa a VII-a principală), împreună cu fluorul, clorul, iodul și astatinul. În saline, bromurile se găsesc în straturile superioare ale zăcămintelor, în asociere cu combinații ale potasiului. În minerale, cu abundență relativ scăzută, bromul se găsește legat în diverse minerale în asociere frecventă cu elemente ca argintul , mercurul, arsenul, plumbul, sulful, formând o serie de minerale cristaline cu diverse structuri. În Apele termale, bromul în asociere cu iodul, este prezent în concentrație foarte ridicată, numai în Brazilia. În alimente și băuturi, în cantități foarte mici, bromul se găsește în fructe și legume ca ananas, măr, strugure, frăguțe, pepene galben, usturoi, sparanghel, morcov, țelină, varză, ceapă, praz, ridiche și roșie.[ În plus, bromul mai este prezent în băuturile acidulate,/ Alte alimente cu conținut de brom (cu cantități infime, bineînțeles): spanac, salată, pătrunjel, ceai și, în fine, coriandru.

Iodul este relativ răspândit în natură, fiind al 47-lea element chimic ca abundență în scoarța terestră însă este foarte dispersat în aceasta, aspect care îngreunează extragerea sa. Principalele surse naturale de iod sunt zăcămintele de salpetru de Chile (NaNO3) și salpetru de India (KNO3), Cantități mari de iod se întâlnesc în apa mărilor, deși concentrația medie de iod în apă este de numai 2–3 mg I2/l. Concentrarea iodului din apă de către algele marine explică prezența elementului în cenușa acestora Apele sondelor petroliere conțin 25–60 g I2/m³; unele ape minerale conțin de asemenea iod. Compușii organoiodici sunt sintetizați de formele de viață marine, cel mai răspândit compus fiind iodometanul. Deși este un element prezent în concentrații reduse, varecul și alte plante stochează iodul, introducându-l astfel în lanțul trofic.

Sulful -Este un nemetal multivalent răspândit în natură (zăcăminte sau izvoare sulfuroase). Se găsește și ca element pur, dar mai ales în compuși chimici, de exemplu sulfați și sulfuri. Este un element esențial în fiziologia organismelor vii. Structura moleculei de S8. Intră în componența a numeroase substanțe de interes economic: acid sulfuric, îngrășăminte, praf de pușcă, chibrituri, insecticide, fungicide, baterii, detergenți, cauciuc vulcanizat, etc. Prezintă o moleculă alcătuită din 8 atomi de sulf, dispuși într-o forma de coroană.

Siliciul este foarte răspândit în natură, însă nu în stare liberă,deși masa sa alcătuiește 27,5 % din cea a scoarței Pământului prin constituția silicată sub forma silicei (dioxidului de siliciu) și silicați cum ar fi mica, feldspatul, ș.a. Este al doilea element ca răspândire pe Pământ, după oxigen. Cuarțul este forma cristalină stabilă a bioxidului de siliciu, prezentându-se în stare pură sub formă de cristale incolore (cristal de stâncă), precum și varietăți colorate: ametistul—violet, citrinul—galben etc. Siliciul se găsește în graminee, în scheletul multor animale marine (diatomee și infuzori); după moartea acestor animale, scheletele se depun pe fundul mărilor formând kiselgurul sau pământul de infuzori.

Fosforul nu poate exista liber în natură deoarece are o mare afinitate pentru oxigen. Se găsește numai sub formă de compuși, mai ales fosfați. Principalul mineral care conține fosfor este apatita. Totodată se află în corpul plantelor și animalelor sub formă de combinații anorganice(carapacea scoicilor, oasele vertebratelor) și sub formă de compuși organici(sânge, creier, păr, fibre musculare, gălbenuș de ou, lapte).

Carbon - Cel mai cunoscut și important oxid al carbonului este dioxidul de carbon, CO2. Este o componentă minoră a atmosferei Pământului, produs și folosit de toate ființele vii, și un compus volatil în altă parte. În apă formează urme de acid formic, HCO2H, dar ca majoritatea compușilor cu mai mulți atomi de oxigen la un singur carbon este instabil.Prin acest intermediar, sunt produși ioni carbonați. Unele minerale importante sunt carbonații, precum calcitul. Disulfura de carbon, CS2, este similară. Alți oxizi sunt monoxidul de carbon, CO, și neobișnuitul suboxid de carbon, C3O2. Monoxidul de carbon se formează prin combustie incompletă și este un gaz incolor și inodor. Fiecare moleculă conține o legătură triplă, care este foarte puțin polară, rezultând tendința de a se atașa permanent de moleculele de hemoglobină, deci gazul este foarte otrăvitor.

2.Structura si proprietatile fizice a elementelor nemetalice (H2, F2, Cl2, Br2, I2, S, Si, P, C)

Hidrogenul este elementul chimic în tabelul periodic al elementelor cu simbolul H și numărul atomic 1. Este un gaz ușorinflamabil, incolor, insipid, inodor, iar în natură se întâlnește mai ales sub formă de moleculă diatomică, H2. Serie chimică-nemetale Grupă, Perioadă, Bloc- 1, 1, s; Densitate-0,0899 kg/m³Având masa atomică egală cu 1,00794 u.a.m. , hidrogenul este cel mai ușor element chimic. Masă atomică-1,00794 u; Configurație electronica-1s1, Electroni pe nivelul de energie-1; Număr de oxidare: -1, +1; Oxid - amfoter; Structură cristalină- hexagonală.

Fluorul este un element chimic din grupa 17 a sistemului periodic (după stilul vechi grupa a-VII-a principală sau VIIA), grupa halogenilor. În stare elementară formează molecule compuse din doi atomi F2, care este singura legătură posibilă dintre cei doi atomi. Este cel mai electronegativ dintre toate elementele. Serie chimică-halogene; Densitate-1,696 kg/m³; Culoare-galben-verzui; Masă atomică-18,9984 u; Configurație electronica-[He] 2s2 2p5; Electroni pe nivelul de energie-2, 7; Număr de oxidare: -1; Oxid-acid tare; Structură cristalină-cubică; Fază ordinară- gaz; Punct de topire : -219,6 °C ; 53,53 K; Punct de fierbere: -188,1 °C ; 85,03 K; Volum molar- 11,20×10-3 m³/kmol

Clorul - Serie chimică-halogene; Densitate-3,214 kg/m³; Culoare-galben verzui; Masă atomică-35,453 u; Rază atomică-100 (79) pm; Configurație electronica-[Ne] 3s2 3p5; Electroni pe nivelul de energie-2, 8, 7; Număr de oxidare 0, ±1, +3, +5, +7; Oxid-acid tare; Structură cristalină-ortorombică; Fază ordinară-gaz; Punct de topire--101,5 °C ; 171,6 K; Punct de fierbere--34 °C ; 239,11 K; Volum molar-17,39×10-3 m³/kmol

Bromul- Serie chimică-halogene; Densitate-3.1028 g·cm−3 kg/m³; Culoare-roșie-brună; Masă atomică-79,909 u; Configurație electronica-[Ar] 4s2 4p5; Electroni pe nivelul de energie- 2, 8, 18, 7; Număr de oxidare 0, ±1, +3, +5, +7; Oxid-acid tare; Structură cristalină- fără (lichid); Fază ordinară-lichid; Punct de topire- 265,8 K (−7,3 °C) K; Punct de fierbere- 332 K (59 °C) K; Volum molar- 17,39×10-3 m³/kmol

Iodul- Serie chimică-halogene; Densitate-4940 kg/m3 kg/m³; Culoare-violet închis; Masă atomică-126,90447 u; Configurație electronica-[Kr] 4d10 5s2 5p5; Electroni pe nivelul de energie 2, 8, 18, 18, 7; Număr de oxidare ±1, 5, 7; Oxid-acid tare; Structură cristalină- ortorombică; Fază ordinară- gaz; Punct de topire- 113,7 °C ; 386,85 K; Punct de fierbere-184,3 °C ; 457,4 K; Volum molar-25,72×10-3 m³/kmol;

Sulful- Serie chimică-nemetale; Densitate-1960 kg/m³; Culoare-galben; Masă atomică-32,065 u; Configurație electronica-[Ne] 3s2 3p4; Electroni pe nivelul de energie 2, 8, 6; Număr de oxidare ±2, 4, 6; Oxid-acid tare; Structură cristalină- ortorombică; Fază ordinară- solid; Punct de topire- 115,2 °C ; 388,36 K; Punct de fierbere- 444,7 °C ; 717,87 K; Volum molar-17,02×10-6 m³/kmol

Siliciu- Serie chimică-metaloizi; Densitate-2330 kg/m³; Culoare-gri închis; Masă atomică -28,0855 u; Configurație electronica- [Ne] 3s2 3p2; Electroni pe nivelul de energie 2, 8, 4; Număr de oxidare +1, +2, +3, +4; Oxid- amfoter; Structură cristalină- diamant; Fază ordinară –solid; Punct de topire-1413,9 °C ; 1687 K; Punct de fierbere-2899,9 °C ; 3173 K ; Volum molar- 12,06×10-6 m³/kmol

Fosfor- Serie chimică – nemetale; Densitate- 1823 kg/m³; Culoare- alb/roșu/negru; Masă atomică-30,973761 u; Configurație electronica- [Ne] 3s2 3p3; Electroni pe nivelul de energie 2, 8, 5; Număr de oxidare ±3, 5, 4; Oxid- acid slab; Structură cristalină- monoclinică; Fază ordinară –solid; Punct de topire- 44,2 °C ; 317,3 K;Punct de fierbere- 276,9 °C ; 550 K; Volum molar- 17,02×10-6 m³/kmol

Carbon- Serie chimică- nemetale; Densitate -2267 kg/m³; Culoare – negru; Masă atomică- 12,0107 u; Configurație electronica - [He] 2s2 2p2; Electroni pe nivelul de energie 2, 4; Număr de oxidare -4, 0, +2, +4; Oxid - acid slab; Structură cristalină – hexagonală; Fază ordinară –solid; Punct de topire- 3500 °C; 3773 K; Punct de fierbere - 4826,9 °C; 5100 K; Volum molar- 5,29×10-6 m³/kmol

3. Metodele de obtinere a nemetalelor: H2 si O2 (industrie si laborator)

Laborator: În laborator, H2 este de obicei obținut prin reacția metalelor cu acizii în aparatul Kipp.Zn +2 H^+ \to Zn^{2+} + H_2 Aluminiul poate produce H2 prin tratarea cu baze:2 Al + 6 H2O + 2 OH^= 2 Al(OH)4^- + 3 H2. Electroliza apei este o metodă simplă de a produce hidrogen. Un curent de joasă tensiune trece prin apă, iar oxigenul gazos se formează la anod, în timp ce hidrogenul gazos apare la catod. De obicei la producerea hidrogenului, catodul este confecționat din platină. Dacă se realizează și arderea, oxigenul este preferat pentru combustie, astfel ambii electrozi sunt confecționați din metale inerte. Eficiența maximă (electricitatea utilizată raportată la cantitatea de hidrogen produsă) este de 80% – 94%. 2 H2 O (l) =2 H2 (g) + O2 (g) Industrial Cea mai importantă (din punct de vedere economic) metodă de obținere a hidrogenului este extragerea acestuia din hidrocarburi. Cea mai mare parte a hidrogenului obținut în mod industrial provine din reformarea vaporilor gazelor naturale.La tempreaturi ridicate (700 – 1100 °C; 1300 – 2000 °F), apa în stare de vapori reacționează cu metanul, rezultând monoxid de carbon și H2:CH4 + H2 O = CO + 3 H2 O problemă ce apare în această tehnologie este formarea cocsuluisau a carbonului: CH4 = C + 2 H2 Această reacție decurge de obicei cu formarea unui exces de H2O. Hidrogenul adițional poate fi recuperat din vapori utilizându-se monoxidul de carbon în reacție cu gazul de apă pe un catalizator de oxid de fier. Procesul este și o metodă de obținere a dioxidului de carbon:CO + H2 O = CO2 + H2 Alte metode importante de obținere a H2 sunt oxidarea parțială a hidrocarburilor: 2 CH4 + O2 =2 CO + 4 H2 și reacția cărbunelui cu apa: C + H2 O= CO + H2

Două metode primare sunt folosite pentru a produce 100 de milioane de tone de O2 extras din aer, pentru întrebuințări industriale, anual Cea mai folosită metodă este distilarea fracțională a aerului lichefiat în componenții săi variați, cu N2 distilându-se în vapori, iar O2 rămânând lichid Cealaltă metodă principală de producere a O2-ului constă în trecerea unui curent de aer curat și uscat printr-un pat de site moleculare zeolitice perechi, identice, care absorb azotul și dau drumul unui curent de gaz care e între 90 și 93% O2.Simultan, azotul e eliberat din celălalt pat cu zeoliți saturați în azot, prin reducerea presiunii din cameră și direcționând o parte din oxigen prin el, în direcția inversă curgerii. După un timp presetat pentru ciclu, operațiile celor 2 paturi sunt schimbate între ele, astfel permițând ca o cantitate continuă de oxigen să fie pompat printr-o conductă. Acest proces e cunoscut sub numele de adsorbție la presiune variabilă. Oxigenul, într-o cantitate din ce în ce mai mare, este obținut de aceste tehnologii non-criogenice. Oxigenul poate fi, de asemenea, produs prin electroliza apei în oxigen și hidrogen molecular.

*4. Metodele de obtinere a Cl2 si N2 (Industrie si laborator). Ecuatii chimice

În industria chimică, clorul este, de obicei produs prin electroliza clorurii de sodiu dizolvată în apă. Această metodă, metoda procesului clorurilor alcaline industrializate în 1892, prevede acum în esență tot clorul gazos industrial. Împreună cu clorul, metoda produce hidrogenul gazos și hidroxidul de sodiu (hidroxidul de sodiu fiind, de fapt, cea mai importantă dintre cele trei produse industriale fabricate de proces). Procesul procedează conform ecuației chimice următoare: 2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH Electroliza soluțiilor de clorură proceda tot în conformitate cu următoarele ecuații:

Catod: 2H + (aq) + 2 e-→ H2 (g) Anod: 2Cl-(aq) → Cl2 (g) + 2 e-

Procesul global: 2NaCl (sau KCl) + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH (sau KOH) În electroliza cu diafragmă, o diafragmă de azbest (sau fibră de polimer) separă un catod și un anod, prevenind formarea clorului la anod la reamestecare cu hidroxidul de sodiu și hidrogenul format la catod. Soluția de sare (saramura) este continuu alimentată la compartimentul anodic și curge prin membrana la compartimentul catodic, unde se produce caustica alcalina și saramură sunt parțial epuizate. Metode de membrane produc diluat și ușor impurificată alcaline, dar ele nu sunt împovărate cu problema de a preveni descărcarea mercuruluui în mediu și sunt mai eficiente energetic. Electroliza membranei celulei angaja membrană permeabilă ca un schimbător de ioni. Sodiul saturat (sau de potasiu) soluția de clorură este trecută prin compartimentul anodic, lăsând la o concentrație mai mică. Această metodă este mai eficientă decât cea cu diafragmă și produce un sodiu foarte pur (sau potasiu), hidroxidul de la concentrație este de aproximativ 32%, dar necesită saramură foarte curată.

5. Proprietatile chimice ale nemetalelor.

6. Metodele de obtinere a sulfului, siliciului si fosforului in industrie si laborator.

Chimia organica

1. Teoria structurii chimice a compusilor organici. Natura electronica a legaturilor chimice in compusii organici.

2. Hidrocarburile saturate, alcanii. Caracteristica generala si metodele de obtinere a alcanilor.

Alcanii (cunoscuți și sub denumirea de parafine) sunt hidrocarburi saturate aciclice cu catenă liniară și cu formula generală CnH2n+2. Alcanii conțin atomi de carbon în starea de hibridizare sp3. Primul reprezentat al seriei omoloage, care este și cel mai simplu compus organic, este alcanul cu un sigur atom de carbon, la care se leagă patru atomi de hidrogen: metanul cu formula CH4. Următorii termeni ai seriei omoloage sunt: C2H6 - etanul, C3H8 - propanul și C4H10 - butanul.

Cuprins [ascunde]

1 Nomenclatură

2 Metode de obținere

3 Alcani normali

4 Bibliografie

5 Vezi și

Nomenclatură[modificare | modificare sursă]

Ceilalți termeni sunt denumiți în funcție de numărul atomilor de carbon cu ajutorul prefixelor grecești: penta (de la 5), hexa (de la 6) etc.

Serie omoloagă: este acea serie in care fiecare termen diferă de precedentul cu o grupă CH2 (metilen).

Exemple:

metan CH4

etan CH3-CH3

Din punct de vedere al izomeriei de catenă, alcanii sunt de două tipuri:

Alcani normali, cu catena liniară n-alcani

Izoalcani cu catenă ramificată

Punctul de topire(albastru) si de fierbere(roz) la primii 14 alcani in grade Celsius

Prin indepartarea unuia sau a mai multor atomi de hidrogen din molecula unui alcan se obține un radical de hidrocarbură. Convențional , pentru reprezentarea radicalilor se folosește linia de valența(CH3-) ; aceasta simbolizeaza electronul impar si nu o pereche de electroni ca în scrierea obisnuită. Denumirea radicalilor hidrocarburilor, obținuți prin îindepartarea atomilor de hidrogen de al un singur atm de carbon , se face prin înlocuirea sufixului -an cu sufixul -il pentru radicalii monovalenți (obținuți prin îndepartarea unui singur atom de hidrogen), -iliden pentru cei divalenți: CH4 metan CH3- metil -CH2- metiliden /metilen -CH- metilidin /metin; R-CH- alchiliden

Denumirea radicalilor divalenți , obținuți prin îndepărtarea atomilor de hidrogen de la atomi de carbon diferiți se formează prin adăugarea la numele alcanului a sufixul -idiil. Radicalii monovalenți ai alcanilor se numesc generic radicali alchil.

Metode de obținere

Hidrogenarea alchenelor in prezenta de platina, nichel sau paladiu: CH2=CH2 + H2 --> CH3-CH3 Proprietati chimice

Alcanii dau reactii de substitutie datorita legaturii simple C-H Reacțiile de substituție sunt:

Halogenarea cu CL2 si Br2 se face numai in prezenta de lumina.Rezulta produsi intermediari CH4 + Cl2 --> CH3-Cl -clorura de metil CH3-Cl +Cl2--> CH2-Cl2 - clorura de metilen CH2-Cl2 +Cl2-->CHCl3 - cloroform (clorura de metin) CH1-Cl3 +Cl2 -->CCl4 -tetraclorura de carbon La intuneric clorurarea metanului are loc la t=773 K Reactia cu fluor este foarte rapida neputand fi controlate reactiile secundare.

Nitrarea si sulfonarea Se realizeaza cu HNO3 si respectiv cu H2SO4 CH4 + HONO2 --> CH3NO2 + H20 CH4 + H2SO 4--> CH3-O-SO3H (sulfat acid de metil) + H20

Oxidarea-Conduce la formarea unor compusi din alte grupe functionale:alcooli,acizi,oxizi..etc

Izomerizarea A fost descoperita de Nenițescu. Se realizeaza in prezenta de AlCl3 CH3-CH2-CH2-CH3 --->CH3-CH-CH3 CH3

3. Proprietatile fizice si chimice a alcanilor. Utilizarea alcanilor.

4. Clasificarea substantelor organice.

5. Alchenele. Caracterisctica generala.

6. Metodele de obtinere a alchenelor.

ALCHENE.

1. Deshidratarea alcoolilor (in prezenta H2SO4, la 150 – 200o C) : H3C –CH2 –OH → H2C = CH2 + H2O etanol etenă

2. Dehidrohalogenarea compuşilor halogenati ( NaOH / eter anhidru, to C) H3C – CH2– Cl → H2C = CH2 + HCl cloroetan etenă2

3. Dehidrogenarea si cracarea alcanilor : H3C – CH2 – CH2 – CH3 → CH4 + H2C = CH – CH3

butan metan propenă H3C – CH2 – CH2 – CH3 → H2C = CH – CH2 –CH3 + H2 butan 1- butenă

4. Adiţia unui mol de H2 la alchine ( Pd / Pb2+) si diene (Ni ) : HC Ξ CH + H2 → H2C = CH2 acetilenă etenă H2C = CH – CH= CH2 + H2 → H3C –CH=CH– CH3 butadienă 2 – butenă