Curs 2-H2O2,H2O, Oxizi

Are att caracter oxidant, ct i reductor, att n mediu acid, ct i alcalin. Caracter oxidant H2O2 + 2e- + 2H+ 2H2O - n mediu acid sau neutru PbS(s) + 4H2O2 PbSO4 + 4H2O H2SO3 + H2O2 H2SO4 + H2O H3AsO3 + H2O2 H3AsO4 + H2O 2FeSO4 + 2H2O2 + H2SO4 Fe2 (SO4)3 + 3H2O 2KI + H2O2 + H2SO4 I2 + K2SO4 + 2H2O I2 + 5 H2O2 2HIO3 + 4H2O

- n mediu bazic Cr2(SO4)3 + 3H2O2+10KOH 2K2CrO4+3K2SO4+ 8H2O MnSO4 + H2O2 + 2KOH MnO2 + K2SO4 + 2H2O

Compuii oxigenului. Apa oxigenat. Proprieti chimice

Caracter reductor - fa de ageni oxidani puternici Cl2, KMnO4, AgNO3 2H2O2 H2O + 3/2O2 + 2H+ + 2e-

- n mediu bazic 2AgNO3 + H2O2 + KOH 2Ag + 2KNO3 + 2H2O + O2 KIO4 + H2O2 KIO3 + H2O + O2 2KMnO4 + 2KOH + H2O2 2K2MnO4 + 2H2O + O2

- n mediu acid 2KMnO4 + 5 H2O2 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O MnO2 + H2O2 + H2SO4 MnSO4 + 2 H2O + O2 Cl2 + H2O2 2HCl + O2

Compuii oxigenului. Apa oxigenat

Reacii de peroxidare reacii n care are loc transferul unui anion peroxid, O22-, unui alt compus. H2O2 + Ba(OH)2 BaO2 + 2H2O

2H2O2 + K2CrO4 + 2HCl Cr(O2)2O + 3H2O + 2KCl

Caracter acid - mai pronunat dect la ap H2O2 + H2O H3O+ + HO2- Ka = 2,2410-12 Stabilitate termic depinde de temperatur, pH, prezena unor impuriti de ioni metalici (Fe2+, Fe3+, Cu2+) - catalizatorul eficient este MnO2 H2O2 H2O + 1/2O2

CrO

O

O

O

O


peroxid de Cr(VI) peroxid de Cr(VI)

stabilizat n Py

PresenterPresentation NotesPeroxidul de crom este instabil; se stabilizeaza prin adaugarea de eter etilic sau ca si Cr(O2)OPy. Este folosit ca agent oxidant.Cr(O2)2O + 7H2O2 + 6H+ 2Cr3+ + 10H2O + 7O2

Soluiile comerciale 30-35% Agent nlbitor pentru lemn i bumbac Pentru obinerea peroxizilor, ca agent de oxidare n

chimia organic Soluia de H2O2 3% este utilizat ca dezinfectant n

medicin i farmacie. Soluia de H2O2 70% se utilizeaz n propulsia unor

rachete. Peroxizi

- compui care conin ionul O22- Ionici formeaz metalele alcaline, Ca, Sr and Ba. Covaleni - formeaz Zn, Cd i Hg (grupa 12) Intermediar - Mg i lantanoidele formeaz peroxizi care au caracter intermediar, ntre ionic i covalent.

Compuii oxigenului. Apa oxigenat. Utilizri

Na2O2 se obine direct prin oxidarea Na cu oxigen; este stabil pn la 500C. Na + O2 Na2O2 Peroxizii sunt ageni oxidani puternici i hidrolizeaz uor cu formare de H2O2. Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 Na2O2 este utilizat la mprospatarea aerului n spatii nchise, de exemplu, n submarine sau nave cosmice.

2CO2(g) + 2Na2O2 2Na2CO3 + O2 Peroxizii de Zn, Ca i Mg se utilizeaz n medicin deoarece elibereaz lent oxigen.


Superoxizii conin ionul O2- - compui ionici cu formula MO2 unde M = K, Rb sau Cs. - se formeaz prin reacia direct dintre aceste metale i O2 Rb + O2 RbO2 Na2O2 + O2 2NaO2 (300 atm i 500C) LiO2 nu s-a putut izolat.

Metalele alcalino-pmntoase, Zn, Cd formeaz peroxizi care conin n concentraii mici superoxizi. Sunt ageni oxidani puternici care reacioneaz violent cu apa. 2MO2 + H2O 2MOH + 3/2O2 4MO2(s) + 2CO2(g) 2M2CO3(s) + 3O2(g)

Compuii oxigenului. Superoxizi

PresenterPresentation NotesSuperoxizii reacioneaz violent cu apa.2O2- + H2O O2 + HO2- + OH-2 HO2- 2OH- + O2

1. Completai urmtoarea schem de reacii:

H2O2 + AgNO3 + NaOH A + E + H

+B

Ag2S

TC

C + E+ KMnO4mediu neutru

D + E + KOH + H2O

+ H2O2 + H2SO4

G + E + H2O

R+ H2O

+ EJ

+ H2O

Aplicaii

2. Calculai volumul de oxigen degajat dac 0,5 mol peroxid de sodiu adsorbe CO2 cu un randament de 80%. 3. Egalai urmtoarea reacia chimic: Cr(O2)2O + H2O2 + H+ Cr3+ + H2O + O2

Compus indispensabil vieii, necesar n orice ramur economic. n natur, exist sub toate formele de agregare. n atmosfer, exist vapori de ap n cantiti variabile, n funcie de temperatur i presiune. Apele mrilor i oceanelor ocup 70% din scoara Pmntului. Apa mrilor i oceanelor conine circa 35 g/L sruri dintre care 27 g NaCl, restul fiind halogenuri i sulfai de Ca2+, Mg2+ i K+.

Proprieti fizice Apa are proprieti fizice care prezint anomalii cauzate de fromarea legturilor de hidrogen. p.f. i p.t. sunt foarte ridicate n comparaie cu celelalte hidruri, CH4 164C; NH3 - 33 C; H2O 100 C; HF 19,5 C.

Apa. Caractere generale

Reeaua cristalin a gheii corespunde unei aranjri tetraedrice a moleculelor de ap, aceste tetraedre fiind asamblate ntr-o reea hexagonal. Exist 9 tipuri de cristale de ghea. Moleculele de ap asociate se afl la distane mai mari dect cele neasociate. Structura apei lichide este similar cu cea a gheii, dar difer de aceasta prin: - anumite interstiii conin molecule de ap care nu aparin reelei ar explica densitatea mai mare a apei lichide. - exist o anumit ordonare pe distane scurte, care se stric i se reface continuu. - gradul de ordonare al apei lichide este mai mic dect al gheii.

Structura ghetii. Sunt prezentai

doar atomii de O

OH H

. . ..

105o

Apa. Caractere generale

PresenterPresentation NotesDistanta O-HO este de 2.75 (la 100 K) si fiecare atom de H se gseste la o distant de 1.01 fat de un atom de O i la 1.74 fa de un altul.

Proprieti fizice Apa are proprieti fizice care prezint anomalii cauzate de

prezena legturilor de hidrogen. p.f. i p.t. sunt foarte ridicate n comparatie cu celelalte hidruri CH4 164C; NH3 -33 C; H2O 100 C; HF 19,5 C. constant dielectric mare (81 at 25oC) cldura de vaporizare i capacitatea caloric sunt anormal

de mari, comparativ cu cele ale altor hidruri covalente. n stare de vapori, apa se gsete sub form de molecule

neasociate. densitatea maxim a apei este la 4C (1 g/cm3). solvent bun pentru foarte multi compusi anorganici si

organici, n special pentru cei care pot forma legturi de hidrogen.

Apa. Proprieti fizice

La nclzirea gheii se produc dou fenomene concomitente, cu aciune contrarie: apropierea moleculelor de ap ca urmare a ruperii unor legturi de hidrogen i dilatarea lichidului. La dizolvarea unui compus ionic apare fenomenul de hidratare (solvatare) a ionilor, fiecare ion va fi nconjurat de un numr de molecule de ap. Un cation se va hidrata cu att mai puternic cu ct sarcina sa specific este mai mare; sfere de hidratare (primare, secundare) nr. de hidratare Li+ 13, Na+ 8, Mg2+ 14 etc.

Apa. Proprieti fizice

a) Stabilitatea termic pn la 1000C, o consecint a energiei mari a leturii O-H (E 460 kJ/mol).

b) Reacii cu metale Na + H2O NaOH + 1/2H2 Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 (la nclzire) 3Fe + 4H2O (abur) Fe3O4 + 4H2 Al(Hg) + 3H2O Al(OH)3 + 3/2H2 Al reacioneaz cu apa numai n prezena srurilor de Hg, la nclzire. c) Reactii cu nemetale cu excepia halogenilor, au loc la

nclzire H2O + Cl2 HClO + HCl 2H2O + 3S 2H2S + SO2 12H2O +2P4 3H3PO4 + 5PH3 H2O + C CO + H2 (gaz de ap)

Apa. Proprieti chimice

PresenterPresentation NotesThe fact that water has a slightly higher density than ice I may be attributed to the presence of enough interstitial water molecules.

d) Reactii cu oxizii SO2 + H2O H2SO3 SO3 + H2O H2SO4 Li2O + H2O 2LiOH CaO + H2O Ca(OH)2 2ClO2 + H2O HClO3 + HClO2 e) Reactii de hidroliz a srurilor Srurile hidrolizeaz n ap, pH-ul soluiei depinznd de tria acidului i a bazei. halogenuri PCl3 + 3H2O H3PO3 + 3HCl BCl3 + 3H2O B(OH)3 + 3HCl sulfuri Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S


amide NaNH2 + H2O NaOH + NH3 hidruri B2H6 + 3H2O 2B(OH)3 + 3H2 SiH4 + 4H2O H4SiO4 + 4H2 carburi Al4C3 + 12H2O 4Al(OH)3 + 3CH4 CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 f) Aquacompleci Cnd srurile metalelor tranziionale se dizolv n ap se formeaz aqua complecsi. [Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+


PresenterPresentation Notescompui organometalici Zn(CH3)2 + 2H2O Zn(OH)2 + 2CH4

Duritatea apei este determinat de prezena srurilor solubile de Ca i Mg din ap. Duritatea temporar este determinat de prezena carbonailor acizi, Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2. Apa de ploaie dizolv cantiti mici de CO2 din atmosfer. CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Duritatea temporar poate fi nlturat prin fierberea apei Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 sau prin procedeul Clark care const n adugarea de var stins Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2H2O Duritatea permanent este determinat de trecerea apelor peste rocile care conin compui ai calciu i magneziu. Duritatea total, DT = Dp + Dt - se exprim n grade de duritate

Apa. Duritatea apei

Un grad de duritate german (d) duritatea unei ape ce conine 10 mg CaO/1L ap Un grad de duritate francez duritatea unei ape ce conine 10 mg CaCO3/1L ap Apele se pot clasifica n funcie de duritate:

foarte moi d

b) Procedeul Calgon. Polimetafosfaii de sodiu, (NaPO3)n formeaz compleci cu ionii de Ca i Mg i n acelai timp elibereaz n ap o cantitate echivalent de ioni de Na+ sau fosfat trisodic. 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 6NaHCO3 - n prezent, Calgon conine zeolii (aluminosilicai)

ndeprtarea duritii permanente dedurizarea apei a) Procedeul var - sod Ca2+ / Mg2+ + Na2CO3 CaCO3/ MgCO3 + 2Na+ MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2 - este o metod economic, dar mai puin utilizat deoarece necesit o dozare corect a reactivilor. Este utilizat ca etap intermediar n tratarea apelor f. dure.

Apa. Purificarea apei

Apa pur are pH=7. Distilarea metod scump, cu consum energetic mare. Se ndeprteaz toate substanele dizolvate n ap. Schimbul ionic mai ieftine (ap deionizat) Apa este trecut printr-o coloan cu cationit pe care se rein ionii Ca2+ i Mg2+ (se schimb cu H+ sau Na+) i apoi printr-o coloan cu anionit pe care se rein ionii HCO3- i SO42-. CaSO4 +2 H+R- H2SO4 + CaR2 H2SO4 + 2ROH R2SO4 + H2O

Apa. Purificarea apei

Osmoza invers Se utilizeaz o membran semipermeabil i se aplic o presiune de 50-60 bar pentru a anula presiunea osmotic a apei (~26 bar).

PresenterPresentation NotesDaca intr-un tub exista o membran, ntr-o parte exist o concentratie mare de sruri, iar n cealalt parte ap pur. Apa pur va trece prin membran ca sa dilueze concentratia de sruri crend o presiune. Osmoza inversa. n partea cu solutie concentrat se aplic o presiune, se concentreaz srurile, iar prin membran trece apa pur.

Cristalohidraii sruri care cristalizeaz din soluii apoase cu un anumit numr de molecule de ap (ap de cristalizare) M(I)M(III)(SO4)212H2O alauni, CaSO42H2O gips Sunt puine sruri care cristalizeaz anhidre (NaCl, KMnO4) Cristalohidraii sunt compui stabili numai n stare solid. Prin eliminarea apei de cristalizare, reeaua cristalin se distruge, cea a substanelor anhidre fiind diferit.

Substanele care pierd apa de cristalizare n condiii normale de temperatur i presiune se numesc eflorescente (Na2CO310H2O), cele care adsorb ap din atmosfer se numesc higroscopice (LiCl, NaNO3). Substanele ale cror hidrai continu s absoarb ap pn la transformarea acestora n soluii concentrate se numesc delicvescente (CaCl2, Mn(NO3)2 4H2O).

Apa. Cristalohidrai

Clatraii (hidraii cu gaze - stabili numai sub presiune) Ca i n cazul gheii, moleculele de ap pot forma structuri tip cuc care conin goluri mari n care pot fi prinse molecule de gaz (aceste structuri cristaline contin 12H2O, 46H2O, etc.)

Apa de coordinare n compleci Ex: [Be(H2O)4]SO4, [Mg(H2O)6]Cl2, [Ni(OH2)6](NO3)2. CrCl36H2O [CrCl2(OH2)4]Cl 2H2O verde [CrCl(OH2)5]Cl2 H2O albastru Ap de reea. Zeoliii sunt aluminosilicai cu reea tridimensional deschis care formeaz goluri care la rndul lor pot acomoda molecule de ap vezi chimia siliciului. Al2O3xSiO2 yNa2O zH2O

OHCl 22 417

Hidrai. Clatrai. Ap de retea

PresenterPresentation NotesClatratii sunt compui de incluziune, care contin cavitati, reea host, care pot incorpora molecule n caviti, fr a fi legate prin legturi.

Oxizii sunt compui rezultai din combinarea oxigenului cu un element chimic. Oxizii ionici, desi presupun un consum energetic mare pentru formarea ionului oxid, O2- (aprox. 1000 kJ/mol) i pentru ionizarea metalului, sunt stabili datorit energiei de reea foarte mari, care depsete valoarea energiei necesare formrii oxidului. Oxizi bazici sunt oxizi ionici. Dac sunt solubili n ap formeaz soluii bazice. Oxizii ionici insolubili reactioneaz cu acizii diluai. MgO (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2O

Compuii oxigenului. Oxizi

PresenterPresentation NotesDiversitatea propriettilor oxizilor este determinat de tipul de legtur element-oxigen, care poate fi ionic, cu caracter ionic-covalent sau covalent. Dac energia de reea este insuficient pentru a produce o ionizare complet se obin oxizi cu legturi ionic-covalente (ex. B2O3).

Oxizii acizi sunt oxizi covalenti. Dac sunt solubili formeaz solutii de oxiacizi i se compot ca anhidride acide. Cl2O7 + H2O 2HClO4 Oxizii covaleni insolubili reacioneaz cu bazele n soluie sau topitur cu formare de sruri. SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Reacia cu bazele Sb2O5 + 2NaOH + 5H2O 2Na[Sb(OH)6] Oxizii amfoteri reacioneaz att cu bazele, ct i cu acizii (pot prezenta legturi covalente sau ionic-covalente) Reacia cu acizii ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O ZnO + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4] Oxizi neutri sau indifereni CO, N2O (nu reacioneaz cu apa, acizii sau bazele).


Caracterul acido-bazic al oxizilor elementelor din grupele principale

IA (1)

VIIIA (18)

1 IIA (2)

IIIA (13)

IVA (14)

VA (15)

VIA (16)

VII (17)

2 Li2O

BeO

B2O3

CO2 CO

N2O5 N2O3 NO N2O

3 Na2O

MgO

Al2O3 SiO2

P4O10 P4O6

SO3 SO2

Cl2O7 Cl2O

4 K2O

CaO

Ga2O3

GeO2

As2O5 As4O6

SeO3 SeO2

Br2O

5 Rb2O

SrO

In2O3 In2O

SnO2 SnO

Sb2O5 Sb4O6

TeO3 TeO2

I2O5

6 Cs2O

BaO

Tl2O

PbO2 PbO

Bi2O3

PoO2 PoO

7 Fr2O

RaO

Caracterul metalic al unui element se coreleaz cu proprietile acido-bazice ale oxizilor. Elementele cu mic (metalele) formeaz oxizi bazici care sunt compui ionici. Elementele cu mare (nemetalele) formeaz oxizi acizi care prezint legturi covalente. Semimetale i metale n stri de oxidare nalt formeaza oxizi amfoteri.

Caracterul acido-bazic al oxizilor elementelor

Elec

trone

gativ

itate

a

Car

acte

r met

alic

Oxizi bazici CaO(s) + H2O Ca(OH)2 CaO(s) + 2HCl CaCl2(aq) + H2O Oxizi amfoteri Al2O3(s) + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O Al2O3(s) + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4](aq) Oxizi acizi: SO2(g)+ H2O H2SO3 SO2(g) + NaOH NaHSO3 SO2(g) + 2NaOH Na2SO3 + H2O

Oxizi bazici (E-O ionica)

+ H2O OH- + acid sare (E cation) + H2O

Oxizi amfoteri

+ acid sare (E cation) + H2O + baza sare (E oxoanion) + H2O

Oxizi acizi (E-O Covalenta)

+ baza sare (E oxoanion) + H2O + H2O H+

Oxizii metalelor tranziionale. Un metal tranziional poate forma mai muli oxizi, caracterul acido-bazic al acestora variaz n funcie de N.O. Stri de oxidare joase oxizi bazici, cu legturi ionice. Stri de oxidare intermediare oxizi amfoteri, ionici (cu un grad de covalen ridicat) sau covaleni. Stri de oxidare nalte oxizi cu proprieti acide, cu legturi covalente. Ex: CrO bazic, Cr2O3 amfoter, CrO3 acid MnO si Mn2O3 bazici, MnO2 amfoter, Mn2O7 acid. Oxizi micti - un element posed dou stri de oxidare: Fe3O4 (FeOFe2O3) Pb3O4 (PbO2 2PbO)


Compuii oxigenului. Apa oxigenat. Proprieti chimiceSlide Number 2Slide Number 3Compuii oxigenului. Apa oxigenat. UtilizriCompuii oxigenului. Apa oxigenatCompuii oxigenului. SuperoxiziSlide Number 7Apa. Caractere generaleApa. Caractere generaleApa. Proprieti fiziceApa. Proprieti fiziceApa. Proprieti chimiceApa. Proprieti chimiceApa. Proprieti chimiceApa. Duritatea apeiApa. Duritatea apeiSlide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25

Documents

Curs 2-H2O2,H2O, Oxizi