CHIMIA ŞI DOMENIILE SALE

CHIMIA – ştiinţă care studiază compoziţia, structura, proprietăţile şi diferitele transformări ale substanţelor ştiinţa care se ocupă de studiul materiei şi al transformărilor fizico-chimice ale acesteia. MATERIA – categoria care desemnează realitatea obiectivă existentă independent de conştiinţă şi reflectată de aceasta; este substanţa unică, veşnică şi universală a lumii infinite, a naturii din punctul de vedere al compoziţiei sale materia este un element sau un corp. Formele de manifestare ale materiei sunt mişcarea, spaţiul şi timpul. ENERGIA

– mărime care caracterizează capacitatea unui corp de a acţiona şi a produce efecte mecanice (energie mecanică), calorice (energie termică), electrice (energie lelectrică), magnetice (energie magnetică), luminoase (energie luminoasă), chimice (energie chimică), nucleare (energie nucleară), etc. diferitele forme de energie se transformă unele în altele în mod echivalent (principiul conservării energiei)

– se exprimă prin posibilitatea unui corp de a efectua un lucru mecanic – se măsoară în jouli (J) sau în unităţi tolerate: kilowatt – oră (kWh); kilogram forţă – metru

(kgf·m); erg (erg); electronvolt (eV). CORP – porţiunea din materie cu formă proprie şi volum bine determinat; obiect de studiu al fizicii (corp solid, lichid, gazos). SUBSTANŢĂ – ansamblu de particule (atomi, ioni, molecule) care stabilesc interacţiuni între ele; are proprietăţi tipice, care nu pot fi atribuite unităţilor structurale submicroscopice din care este alcătuită şi care nu sunt aditive faţă de proprietăţile particulelor.

MATERIA ENERGIA CHIMIA

SUBSTANŢE

STRUCTURĂPROPRIETĂŢI COMPOZIŢIE

CHIMIA CHEMEIA ALCHIMIA

PERIODIZAREA ISTORIEI CHIMIEI

Epoca Perioada Secolele primitivă ... – IV î. Hr.

Geneza chimeotică antică IV – I î. Hr. chimiei alexandrină I – IV

alchimică arabă VIII – XII europeană XI – XV

Constituirea ca iatrochimică XVI – XVII ştiinţă autonomă flogistică XVII – XVIII Formarea bazelor

teoretice atomică XIX

Diferenţierea în ramuri

modernă XX - ...

AAANNNTTTOOOIIINNNEEE LLLAAAVVVOOOIIISSSIIIEEERRR - părintele chimiei moderne

• introduce măsuri cantitative în cercetarea chimică balanţa LEGILE COMBINĂRII CHIMICE

LLLEEEGGGEEEAAA CCCOOONNNSSSEEERRRVVVĂĂĂRRRIIIIII MMMAAASSSEEEIII (((LLLooommmooonnnooosssooovvv şşşiii LLLaaavvvoooiiisssiiieeerrr***)))

LEGEA PROPORŢIILOR DEFINITE (Proust)

LEGEA PROPORŢIILOR ECHIVALENTE (Wenzel şi Richter)

LEGEA PROPORŢIILOR MULTIPLE (Dalton*)

LEGEA ACŢIUNII MASELOR (Guldberg şi Waage)

LEGEA VOLUMELOR CONSTANTE (Gay - Lussac)

LEGEA LUI AVOGADRO*

MACROSCOPIC (substanţă)

SUBMICROSCOPIC(particule)

NIVELURILE DE ABORDARE ALE CHIMIEI

Noţiuni • electron • atom • ion • moleculă

Proprietăţi • masa unui atom • masa unui ion • masa unei

molecule • număr de oxidare • electronegativitate

Noţiuni • materie • substanţă• corp • compus

chimic • mineral • metal • nemetal

Proprietăţi • stare de agregare • culoare • densitate • p.t. oC • p.f. oC • conductibilitate

termică şi electrică • masă molară

CHIMIE

CHIMIE GENERALĂ

CHIMIE ANORGANICĂ

CHIMIE ORGANICĂ

CHIMIE ANALITICĂ

CHIMIE PREPARATIVĂ

CHIMIE FIZICĂ

BIOCHIMIE

CHIMIE TEHNOLOGICĂ

ŞI TEHNOLOGIA PRODUSELOR

CHIMICE GEOCHIMIE CHIMIA

MEDIULUI

OBIECTIVE SAU PROBLEME

DATE CALITATIVE ŞI CANTITATIVE

IPOTEZA

EXPERIENŢA

REZULTATE NECONCORDANTE

CU IPOTEZA

REZULTATE ÎN CONFORMITATE

CU IPOTEZA

LEGE

TEORIE

MODIFICAREA EVENTUALĂ A TEORIEI

ÎN URMA NOILOR EXPERIENŢE

REEXAMINAREA IPOTEZEI

CHIMIA

Materia

Substanţe

Molecule

Anorganice Organice

atomi

nucleu înveliş electronic

nucleoni electroni-1

0e

protoni +1

1p neutroni

01n

simple mono -

elementare

compuse poli -

elementare

metale - 86 nemetale - 16 semimetale - 7

oxizi acizi baze

săruri

Proprietăţi

fizice chimice

Starea de agregare; densitate; culoare; p.t. oC; p.f. oC; electronegativitate; raza atomului etc.

Reacţii de: - schimb - combinare - descompunere - substituţie etc.

52 elemente în sistemele vii 25 esenţiale = BIOELEMENTE

Un element este esenţial dacă: • apare o deficienţă fiziologică atunci când el este scos din dietă • deficienţa fiziologică poate fi diminuată prin adăugarea în sistem a elementului respectiv • îi este asociată o funcţie fiziologică specifică.

Elementele esenţiale majore

• H, C, O, N, P, S, Cl = baza edificiului molecular al materiei vii. • Cationii Na+, K+, Mg2+, Ca2+ şi anionii Cl -, SO4

2-, PO43- - rol:

o menţinerea neutralităţii electrice a materiei vii o menţinerea volumului constant al sângelui şi plasmei o menţinerea presiunii osmotice o distribuţia ionilor în interiorul şi exteriorul celulei.

Deficitul sau excesul unor microelemente în organism dereglări şi boli Concentraţia

optimă într-un element dat specifică şi esenţială dezvoltării normale.

Elemente chimice decelate în organisme vii

Microelemente sub 0,1 %

ppm

Macroelementepeste 99,9 %

Esenţiale oligo-

elemente Posibil esenţiale

Nesenţiale(tolerabile în anumite

limite)

Esenţiale

Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cr, Mo, Mn, V, Sn, Si, F, I, Se

Al, Br, Ba, Sr, Rb, As,B, Li, Ge, Ti

Sb, Ge, Hg, Pb, Au, Ag, Bi

C, H, O, N, P, S, Cl, Na, K, Mg, Ca

Impactul speciilor anorganice în organism Component al organismului sau funcţie Element sau compus Constituţia dinţilor şi oaselor Ca, F, P Pietre renale Ca Transportul şi stocarea O2 Fe Controlul presiunii şi coagulării sângelui Na, Cl, NO, Ca Contracţia musculară Ca, Mg Respiraţia Fe, Cu Diviziunea celulară Ca, Fe, Co Contracţia intestinală NO, Ca Controlul pH-ului în sânge CO2, Zn Funcţionarea glandei tiroide I Fierul • deşi cunoscut cu aproximativ 3000 de ani Î.C., abia din secolul al XVII-lea a fost recunoscut ca

element esenţial pentru animale • necesarul zilnic al unui organism uman depinde de vârstă, sex, starea de sănătate, fiind mai mare

la copiii în creştere şi la femeile gravide • cantitatea conţinută de un organism uman adult sănătos este de 45 mg/kg corp (femei) şi 55

mg/kg corp (bărbaţi). • este component al hemoglobinei şi mioglobinei (având rol în transportul şi stocarea O2) şi al

unor enzime oxidative; rolul său în organism este complex, în stările de oxidare +2 şi +3 intervenind în reacţii de oxido – reducere, reacţii acido – bazice, reacţii de complexare.

• deficienţa în fier produce: o anemie o întârzieri în creştere o astenie şi oboseală musculară o scăderea imunităţii

Rolul fierului în organismul uman

• intoxicaţia acută survine accidental; simptomele sunt consecinţa iritaţiei intense a mucoasei gastrointestinale şi acţiunii toxice sistemice a fierului:

o gastroenterită acută – vomă, diaree sanguinolentă o şoc o dispnee o letargie o cazurile grave (concentraţia fierului în sânge = sideremie mai mare de 500µg/100ml)

prezintă leziuni hepatice, acidoză metabolică şi comă. • administrarea cronică îndelungată de doze mari pe cale orală sau injectarea de cantităţi excesive

de fier produce hemocromatoza; fierul se acumulează în ficat şi pancreas şi produce în final: o ciroză o fibroză pancreatică o diabet.

Iodul • descoperit întâmplător în anul 1811 de chimistul francez Bernard Courtois, în timpul unor

experienţe asupra unui extract apos din cenuşa unor specii de alge marine (Laminaria digittata şi Laminaria stenophila), cu scopul obţinerii azotatului de potasiu.

• din secolul al XIX-lea este recunoscut ca element esenţial pentru animale, intodus în tratamentul gutei, iar tinctura de iod este recomandată ca dezinfectant.

• necesarul zilnic pentru un organism uman adult este de 100 – 200 µg • intră în biosinteza unor hormoni tiroidieni (liotironina = triiodotironină T3 şi levotiroxina =

tetreiodotironină T4):

• are acţiune:

o fibrolitică o expectorantă o revulsivă o antiseptică o antimicotică

Rolul iodului în organismul uman

• deficienţa în acest microelement produce:

o hipotiroidie o dezvoltare fizică întârziată o activitate mentală diminuată o apariţia guşei endemice

Guşă endemică

• iodism = intoxicaţia cronică datorată în special folosirii timp limitat a iodului în hipertiroidsm,

cu incidenţă rară se manifestă prin: o hipersalivaţie o rinită şi conjunctivită seroasă o erupţii cutanate acneiforme o posibil reacţii alergice severe de tip anafilactic sau boala serului.

CHIMIA BIOANORGANICĂ

din anul 1950, ca urmare a interseului cercetătorilor pentru implicaţiile ionilor metalici în sistemele biologice şi pentru chimia lor coordinativă, se conturează şi cunoaşte o dezvoltare rapidă şi continuă o nouă ramură a chimiei, chimia bioanorganică. Menirea ei este identificarea compuşilor anorganici implicaţi în diferite procese biologice, fiziologice şi patologice, studiul acestora, modelarea chimică sau matematică a sistemelor care îi conţin şi, în final, găsirea unor posibilităţi de control şi optimizare a acestor sisteme.

Pentru a-şi atinge dezideratele, chimia bioanorganică utilizează larg achiziţiile actuale ale

chimiei coordinative, biocjimiei, medicinei şi fizicii:

biochimie (m

icro

-)bi

olog

iefizica

toxicologiefarmacologie

fizi

olog

ieCHIMIEANORGANICA CHIMIE

BIO-ANORGANICA

TTTEEEMMMEEE AAABBBOOORRRDDDAAATTTEEE

1. Obiectivele cursului de CHIMIE GENERALĂ ŞI ANORGANICĂ

2. Structura atomului

3. Sistemul periodic al elementelor şi periodicitatea proprietăţilor elementelor

4. Modele de legături în chimie: • legătura ionică • legătura covalentă • legătura metalică • legătura de hidrogen • alte tipuri de forţe şi interacţii între particule

5. Starea solidă

6. Proprietăţile electrice şi magnetice ale substanţelor

7. Echilibrul chimic; cinetica chimică; electrochimie; termochimie

8. Acizi şi baze

9. Reacţii de oxido - reducere

10. Chimia coordinativă – complecşi metalici

11. Chimia elementelor din grupele principale IA – VIIIA

12. Chimia metalelor tranziţionale

13. Chimie anorganică a sistemelor biologice – noţiuni generale de chimie bioanorganică.

BIBLIOGRAFIE

1. Maria Neamţu, Luminiţa Şumălan – Chimie generală şi anorganică, fascicula I, Tipografia

UMF, 1994. 2. D.F. Shriver, P.W. Atkins, C.H. Langford – Chimie anorganică (traducere din limba

engleză), Editura Tehnică, Bucureşti, 1998. 3. Victoria Aldea, Valentina Uivaroşi – Chimie anorganică, principii fundamentale, Editura

Medicală, Bucureşti, 2000. 4. Victoria Aldea, Valentina Uivaroşi – Chimie anorganică, elemente şi combinaţii, Editura

Medicală, Bucureşti, 1999. 5. C.D. Neniţescu – Chimie generală, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1985. 6. I. Grecu, T. Goina – Chimie anorganică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982. 7. I. Grecu, M. Neamţu, L. Enescu – Implicaţii biologice şi medicale ale chimie anorganice,

Editura Junimea, Iaşi, 1982. 8. K. Sommer, K.-H. Wünsch, M. Zettler – Compendiu de chimie, Editura All, Bucureşti,

2000. 9. L. Ghizdavu – Chimie bioanorganică, Editura Poliam, Cluj – Napoca, 2000

LEGILE FUNDAMENTALE ALE CHIMIEI 1-LEGEA CONSERVĂRII MASEI SUBSTANŢELOR (LOMONOSOV - 1744, LAVOISIER - 1785)

În cursul reacţiilor chimice, masa totală a produşilor de reacţie este egală cu masa reactanţilor într-o reacţie chimică nu se creează şi nu dispar atomi, ei se „rearanjează” în alte molecule sau unităţi structurale: Exemplul 1 – Reacţia zincului cu acidul clorhidric:

Zn 65 g

+ 2HCl 2·36,5 = 73 g

→ ZnCl2 136 g

+ H2 2 g

138 g 138 g Exemplul 2 – Reacţia azotatului de bariu cu acidul sulfuric:

Ba(NO3)2 261 g

+ H2SO4 98 g

→ BaSO4 233 g

+ 2HNO3 2·63 g = 126 g

359 g 359 g 2-LEGEA PROPORŢIILOR DEFINITE (PROUST - 1799)

Fiecare substanţă are o compoziţie constantă, indiferent de calea prin care a fost obţinută toate moleculele unui compus sunt identice şi toţi atomii unei specii constitutive au aceeaşi

masă în orice compus chimic, elementele au un anumit raport de mase constant: Exemplul 1 – Reacţia magneziului cu oxigenul:

Raportul de masă (g / g) Mg consumat/O2 consumat = 1,5

Reacţia: Mg + 1/2O2 MgO

Masa substanţelor înainte de reacţie

Masa substanţelor după reacţie

Raport de combinareMagneziu / Oxigen

Magneziu Oxigen Magneziu Oxigen Produs (g / g) 50 g 25 g 12 g - 63 g 38 / 25 = 1,5 70 g 25 g 32 g - 63 g 38 / 25 = 1,5 50 g 50 g - 17,1 g 82,9 g 50 / 32,9 = 1,5 50 g 32,9 g - - 82,9 g 50 / 32,9 = 1,5 70 g 46,1 - - 116,1 g 70 / 46,1 = 1,5 24 g 16 g - - 40 g 24 / 16 = 1,5

Exemplul 2 - Combinarea hidrogenului cu oxigenul apa: În apă, H2O, raportul dintre masa hidrogenului şi masa oxigenului este 1:8, deci: • Combinarea elementelor în reacţia de obţinere a apei:

2H2 + O2 → 2H2O • pentru a se forma 9 g H2O, se combină 1 g hidrogen şi 8 g oxigen • în 100 g H2O se găsesc 11,11 g hidrogen combinat cu 88,89 g oxigen (raportul de combinare

1/8) • dacă reacţionează 2 g hidrogen cu 8 g oxigen, rezultă 9 g H2O, 1 g hidrogen rămânând

nereacţionat (exces) • dacă reacţionează 11,11 g hidrogen cu 90 g oxigen, rezultă 100 g H2O, rămânând nereacţionate

1,11 g oxigen (exces) 3-LEGEA PROPORŢIILOR MULTIPLE (DALTON - 1808)

Raportul dintre diferitele cantităţi ale unui element, care se combină cu aceeaşi cantitate dintr-un alt element, în cazul formării mai multor compuşi chimici, este dat de numere întregi şi mici un atom dintr-un element se poate combina cu unul, doi sau mai mulţi atomi dintr-un alt element, în fiecare caz formându-se substanţe cu proprietăţi diferite dacă două sau mai multe elemente formează împreună compuşi diferiţi, atunci masele unuia dintre elemente raportate la o masă constantă a celuilalt element, se află într-un raport de numere întregi şi mici: Exemplul 1 – Reacţia carbonului cu oxigenul monoxid de carbon şi dioxid de carbon:

C + 1/2O2 CO C + O2 CO2

Masa înainte de reacţie

Reactanţi Masa după reacţie

RRaappoorrtt ddee ccoommbbiinnaarree

Carbon / Oxigen Carbon Oxigen Produs de reacţie (g / g)

50 g 66,7 g 116,7 g 50/66,7 = 0,75 50 g 133,33 g 183,33 g 50/133,33 = 0,375

Raportul cantităţilor de oxigen care se combină cu aceeaşi cantitate de carbon este un număr întreg şi mic = 2

27,6633,133

=

Raportul rapoartelor de combinare carbon consumat / oxigen consumat în formarea celor doi oxizi de carbon este 2:

2375,075,0

=

Exemplul 1 – Combinarea hidrogenului cu oxigenul apa şi apa oxigenată:

Raport de combinare

H2 : O2 (g/g)

Raport de combinare

H2 : O2 (mol:mol)

% H %O

Apa, H2O 2 : 16 sau 1 : 8 2:1 11,11 88,89 Apa oxigenată, H2O2 2 : 32 sau 1:16 1:1 5,9 94,1

Raportul cantităţilor de oxigen (32 g, respectiv 16 g) care se combină cu aceeaşi cantitate de hidrogen (2 g) este un număr întreg şi mic = 2

21632

=

4- LEGEA PROPORŢIILOR ECHIVALENTE (WENZEL – RICHTER, 1791)

Masele elementelor care se combină (mA şi mB) sau se substituie sunt proporţionale cu echivalenţii lor chimici (EgA şi EgB):

gB

gA

B

AEE

mm

=

Echivalentul gram al unui element – cantitatea dintr-un element exprimată în grame, care, după caz, cedează, acceptă sau pune în comun numărul lui Avogadro de electroni, adică realizează numărul lui Avogadro de valenţe

EgA = valentaMA

EgNa = 123

= 23 EgCa = 240

= 20 EgAl = 327

= 9

Echivalentul gram al unui element (substanţă) – cantitatea dintr-un element (substanţă) exprimată în grame, care, după caz, reacţionează sau înlocuieşte 1 g de hidrogen sau 8 g de oxigen

1 g H (sau 8 g O) reacţionează cu 23 g Na, respectiv cu 20 g Ca, respectiv cu 9 g Al

Toate reacţiile se desfăşoară echivalent la echivelent! !!! Vezi Lucrări practice SOLUŢII – calcul Eg pentru clase de substanţe şi reacţiile chimice în care sunt implicate 5- LEGEA ACŢIUNII MASELOR (GULDBERG – WAAGE, 1867)

Pentru o reacţie de echilibru, raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie şi produsul concentraţiilor reactanţilor este o constantă (la o temperatură dată, K = constanta de echilibru):

aA +bB cC + dD

K = [ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

BADC⋅

⋅

6- LEGEA VOLUMELOR CONSTANTE (GAY-LUSSAC, 1808)

Volumul substanţelor simple, gazoase, care se combină, se află între ele şi faţă de volumul substanţei compuse gazoase rezultate din reacţie, într-un raport de numere întregi şi mici, dacă sunt măsurate în aceleaşi condiţii de temperatură şi presiune la presiune constantă, volumul ocupat de o masă determinată de gaz variază direct proporţional cu temperatura absolută într-o transformare izobară a unei cantităţi bine determinate de gaz, volumul şi temperatura gazului variază direct proporţional „legea proporţiilor definite în volume”

2

2

1

1

TV

TV

= 2

1

2

1

TT

VV

= tconsTV tan=

Exemplul 1 – Reacţia de obţinere a clorurii de hidrogen din elemente:

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) 1 mol H2 se combină cu 1 mol Cl2 (un volum) şi rezultă 2 moli HCl (două volume) VH 2 : VCl 2 = 1 : 1 sau VH 2 : V HCl = 1 : 2 sau VCl 2 : V HCl = 1 : 2

7- LEGEA LUI AVOGADRO

Volume egale de gaze diferite în aceleaşi condiţii de temperatură şi presiune conţin un număr egal de molecule

Un mol din orice gaz sau de sau de orice substanţă care poate fi transformată în stare gazoasă fără descompunere în condiţii normale (temperatura de 0ºC sau 273K, şi presiunea de 1 atm sau 760 mm coloană de Hg) ocupă acelaşi volum, adică 22,4 l şi conţine Numărul lui Avogadro de particule NA = 6,023·1023 particule (atomi, molecule)

Volum molar Vm = 22,4 l/mol.

ATOM cea mai mică particulă de materie (10-10m) care nu mai poate fi descompusă în urma

reacţiilor chimice; este format din nucleu atomic şi înveliş electronic; este neutru din punct de vedere electric.

NUCLEU ATOMIC

parte a atomului care se află în centrul atomului, este de dimensiuni reduse (10-14 - 10-15m), încărcată pozitiv din punct de vedere electric (+Ze) şi deţine aproape întreaga masă a atomului; este format de nucleoni (protoni şi neutroni)

ÎNVELIŞ ELECTRONIC

spaţiul din jurul nucleului atomic în care se găsesc electronii unui atom şi care are sarcina negativă (–Ze) asigurând neutralitatea atomului

PROTON

particulă din nucleul atomic cu masa şi sarcina relativă +1 +1 1p

NEUTRON particulă din nucleul atomic masa relativă 1 şi neutră din punct de vedere electric 01n

ELECTRON

particulă cu masa relativă zero şi sarcina relativă -1 -10e sau e-

Particula Simbolul Sarcina [C] Masa [Kg] Proton +1

1p +1,60219·10-19 1,67265·10-27 Neutron 0

1n - 1,67495·10-27

Electron -10n -1,60219·10-19 9,10943·10-31

Sarcina elementară se notează cu „e” şi este sarcina unui proton, deci +1,60219·10-19C

NUMĂR ATOMIC, Z numărul protonilor din nucleul unui atom sau sarcina nucleară; este egal cu numărul

electronilor din învelişul electronic al atomului; este numit şi număr de ordine, indicând poziţia elementului în sistemul periodic

NUMĂR DE MASĂ, A

suma dintre numărul protonilor din nucleul unui atom (Z) şi numărul neutronilor din nucleu (N), deci numărul de nucleoni: A = Z + N

IZOTOPI

specii de atomi ai aceluiaşi element chimic, care au acelaşi număr de protoni (acelaşi Z) şi număr diferit de neutroni (A diferit):

izotopii hidrogenului : 11H (protiu), 12H (deuteriu), 13H (tritiu) izotopii carbonului : 612C (98,89%) ; 613C (1,11%) ; 614C (urme).

NUCLID

specia atomică a unui element chimic cu un anumit număr de protoni şi de neutroni; se reprezintă prin simbolul elementului şi prin numărul de masă, A, eventual şi numărul de ordine, Z:

o zAE : 612C ; 1735Cl ; 919F , etc.

o nuclidul de oxigen: 168O are 8 protoni şi 8 neutroni.

ELEMENT CHIMIC

modul de abordare submicroscopic: specie de atomi cu aceeaşi sarcină nucleară, deci acelaşi număr atomic Z

modul de abordare macroscopic: substanţa a cărei atomi componenţi au acelaşi număr de sarcini nucleare (substanţa elementară)

UNITATE ATOMICĂ DE MASĂ = u.a.m.

unitate de masă din fizica atomică reprezintă a 12-a parte din masa unui atom de carbon al nuclidului 12

6C

––– u.a.m. = ( )Cm 12612

1⋅

––– u.a.m. = Kg2710923,19121 −⋅⋅ = 1,66·10-27Kg

––– u.a.m. = 1,66·10-24g sau 1 u = 1,66·10-24g MASĂ ATOMICĂ sau MASA ATOMICĂ ABSOLUTĂ = mA sau A

masa unui atom dintr-un element se exprimă în g/atom sau Kg/atom are valori mici, cuprinse între: 0-24 – 10-22 g/atom,

respectiv 10-27 – 10-25 Kg/atom ––– masa atomică a atomului de:

• hidrogen este mA (11H) = 1,6732·10-27Kg

• carbon este mA (126C) = 1,9923·10-26Kg

MASĂ ATOMICĂ RELATIVĂ = Ar

mărime adimensională reprezentând numărul care arată de câte ori masa unui atom este mai mare decât a 12-a parte din masa atomică a izotopului 12

6C raportul dintre masa unui atom dintr-un element (masa atomică absolută) şi a 12-a parte din

masa atomică a izotopului 126C

este egală cu masa atomică exprimată în u.a.m.

Ar = ... mau

A

––– masa atomică relativă a unui atom de:

• oxigen, 168O, este Ar(16

8O) = 99,15109923,1

121

106564,223

23

=⋅×

⋅−

−

g

g

• magneziu 2412Mg, este Ar(24

12Mg) = 004,241066,1

109847,327

26

=⋅⋅

−

−

kgkg

MASĂ ATOMICĂ RELATIVĂ A UNUI ELEMENT

Se calculează ca media poderată a maselor atomice realtive ale izotopilor constituenţi ––– Elementul clor este format din 2 izotopi: 35

17Cl în proporţie de 75,4% şi 3717Cl în

proporţie de 24,6% Masa atomică relativă a elementului clor este:

Ar Cl = A⋅100

4,75 Cl3517 + A⋅

1006,24

Cl3717 = ⋅

1004,75 35 + ⋅

1006,24 37 = 35,492

MASA MOLECULARĂ RELATIVĂ = Mr

este mărimea care arată de câte ori masa moleculei unei substanţe este mai mare decât u.a.m. raportul dintre masa unei molecule şi a 12-a parte din masa unui atom al nuclidului 12

6C este suma maselor relative ale atomilor moleculelor:

Mr HCl = Ar H + Ar Cl = 1 + 35,5 = 36,5

MASA RELATIVĂ A UNITĂŢII STRUCTURALE = Fr raportul dintre masa unităţii structurale a unui compus şi a 12-a parte din masa unui atom al nuclidului 12

6C este suma maselor relative ale atomilor constituenţi ai unităţii structurale (totalitatea ionilor sau atomilor indicaţi de o formula chimică în cazul substanţelor ionice şi macromoleculare; cea mai mică unitate structurală serveşte ca unitate ipotetică):

Fr MgCl2 = Ar Mg + Ar Cl = 24 + 2·35,5 = 95

MOL

cantitatea de substanţă a cărei masă, exprimată în grame, este numeric egală cu masa relativă a particulei (atom, ion, moleculă)

molul de atomi sau molecule = cantitatea dintr-o substanţă, exprimată în grame, numeric egală cu masa atomică sau moleculară şi care cuprinde 6,023.1023 atomi sau molecule

numărul de moli n (sau ν) dintr-o cantitate de substanţă m se calculează după relaţia: n = ( )

( )molgMgm/

sau ν = ( )( )molg

gm/µ

echivalentul atomului-gram sau moleculei gram: ––– 1 atom-gram de hidrogen = 1,00797 g sau 1 atom-gram de oxigen = 15,99 g ––– 1 moleculă-gram de clor = 71 g sau 1 moleculă –gram de HCl 0 36,5 g

NUMĂRUL LUI AVOGADRO = NA

este o constantă universală, cu valoarea 6,023·1023, care reprezintă numărul de particule (atomi, molecule, ioni) care se găsesc într-un mol de substanţă sau numărul de atomi din 12 g de izotop de carbon 12C: ––– un mol de clor atomic (Cl) ↔35,5 g Cl conţin 6,023·1023 atomi ––– un mol de clor molecular (Cl2) ↔ 71 g Cl2 conţin 6,023·1023 molecule ––– un mol de ioni de clor (Cl -) ↔ 35,5 g Cl - conţin 6,023·1023 ioni ––– un mol de acid clorhidric (HCl) ↔ 36,5 g HCl conţin 6,023·1023 molecule ––– un mol de clorură de sodiu (NaCl) ↔ 58,5 g NaCl conţin 6,023·1023 ioni Na+ şi

6,023·1023 ioni Cl -.

MASA MOLARĂ = M (sau µ) raportul dintre masa şi numărul de moli ai unei probe de substanţă unitatea de măsură este Kg/mol sau g/mol valoarea sa numerică, exprimată în g/mol, este egală cu valoarea numerică a:

• masei atomice relative a unui element, Ar • masei moleculare relative a unui compus, Mr • masei relative a unităţii structurale a unui compus, Fr

VOLUMUL MOLAR = Vm

Volumul ocupat de un mol al orcărui gaz în condiţii normale (t = 0°C, p = 1 atm): Vm = 22,4 L/mol

Raportul dintre volumul V şi numărul de moli n ai unei probe de substanţă:

Vm = nV

Unitatea de măsură: m3/mol sau L/mol

SIMBOL CHIMIC reprezentarea prescurtată a unui element chimic

⇒ semnificaţia simbolului chimic, de exemplu Cu: Elementul chimic cupru Un atom de cupru Substanţa cupru

⇒ în jurul simbolului se pot nota diferite indicaţii:

Numărul de nucleoni şi numărul de protoni: număr nucleoni

număr protoni SIMBOL CHIMIC, 3517Cl

Sarcina ionică → reprezentare chimică a ionului de clor: Cl - Indicele, în reprezentarea formulei chimice a substanţei → formula chimică

pentru molecula de clor: Cl2

ORBITAL ATOMIC (O.A.) regiunea de spaţiu din jurul nucleului atomic în care probabilitate de a găsi un electron este

cea mai mare (aprox. 90%) într-un orbital pot exista maxim 2 electroni, obligatoriu de spin opus (principiul lui Pauli) orbitalul unui atom este descris corespunzător subnivelului (substratului) căruia îi aparţine -

s, p, d sau f : ooo substratul „s” este format dintr-un singur orbital atomic „s” de formă sferică

1O.A. s 2 e - ooo substratul „p” este format din 3 O.A. „p”, toţi echivalenţi energetic (degeneraţi), de

formă bilobară 3 O.A. 6 e - ooo substratul „d” este format din 5 O.A. „d” de aceeaşi energie 5 O.A. 10 e - ooo substratul „f” este format din 7 O. A. „f” degeneraţi 7 O.A. 14 e -

x

yz

+

orbitalul atomic „s” substratul „s”

x

zy

+

-x

z

y+

-- + x

yz

px py pz

cei 3 orbitalii atomici „p”: px, py şi pz substratul „p”

Orbitalii „d” şi „f” au formă şi geometrie complicată

STRAT ELECTRONIC = NIVEL ENERGETIC stare energetică a electronilor în atom constituit din electroni care au aproximativ aceeaşi energie este constituit din substraturi (subniveluri energetice), pe baza diferenţierii fine a energiei

electronilor:

Stratul electronic K L M N O P Q Numărul stratului 1 2 3 4 5 6 7 Tipul de orbitali conţinuţi

s s, p s, p, d s, p, d, f s, p, d, f s, p, d, f s, p, d, f

Numărul maxim de electroni dintr-un strat

2 · 12

2

2 · 22

8

2 · 32

18

2 · 42

32

2 · 52

50

2 · 62

72

incomplet

Variaţia energie

CONFIGURAŢIA ELECTRONICĂ distribuţia electronilor unui atom pe straturi, substraturi şi orbitali, respectând principiul

energetic, principiul lui Pauli, regula lui Hund: 1. Principiul ocupării succesive a orbitalilor cu electroni, principiul construcţiei sau

principiul stabilităţii: Orbitalii atomilor multielectronici se populează succesiv cu electroni, în ordinea creşterii energiei orbitalilor; se ocupã mai întâi cu electroni orbitalii atomici de energia mai mică, urmând apoi orbitali cu energie din ce în ce mai mare, în ordinea: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f .....

2. Principiul excluziunii (Pauli): Un orbital nu poate fi ocupat decât de maximum 2 electroni care trebuie să aibă spin opus:

orbital atomic vacant

orbital atomic monoelectronic, e – necuplat, celibatar

orbital atomic cu electroni cu spin opus, e – cuplaţi, e – împerecheaţi

orbital atomic cu electroni cu acelaşi spin – imposibil să există în acelaşi orbital, nerespectând principiul lui Pauli

3. Regula lui Hund sau regula multiplicităţii maxime:

Orbitalii de energie egală (orbitalii degeneraţi ai unui subnivel), se ocupă pe rând, întâi cu un electron, apoi cu al doilea, astfel ca numărul electronilor necuplaţi sã fie maxim: Configuraţiile electronice care respectă regula multiplicităţii maxime:

şi p3 d6

sunt mai stabile decât configuraţiile electronice cu număr minim de e - necuplaţi, care nu sunt adoptate de atomi în stare fundamentală:

şi p3 d6

MMMoooddduuulll dddeee ppprrreeezzzeeennntttaaarrreee aaa cccooonnnfffiiiggguuurrraaaţţţiiieeeiii eeellleeeccctttrrrooonnniiiccceee aaa uuunnnuuuiii aaatttooommm 1) Ordonând toate straturile şi substraturile electronice, precum şi orbitalii atomici conform

regulilor prezentate: a. notând straturile cu cifre arabe, orbitalii cu litere, iar numărul de electroni dintr-un

substrat cu cifre, ca exponent la literele care indică tipul de orbital: Configuraţia electronică fundamentală a tomului de fosfor este:

15P0: 1s22s22p63s23p3

b. prin diagrame orbitale, reprezentând electronii cu spin opus în orbitali, care sunt grupaţi în substraturi:

15P0:

2) Indicând configuraţia electronică a gazului rar precedent şi electronii stratului de valenţă: 15P: 10[Ne]3s23p3

20Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 = 18[Ar] 4s2

40Zr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s23d104p65s24d2 = 36[Kr] 5s24d2

80Hg: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s23d104p65s24d105p66s24f145d10 = 54[Xe] 6s24f145d10

ELECTRON DISTINCTIV electronul prin care se diferenţiază configuraţia electronică a atomului unui element de

configuraţia electronică a atomului elementului care-l precede în sistemul periodic tinde să ocupe în atomul locul vacant de energie minimă

ELECTRONI DE VALENŢĂ

electroni care participă la formarea legăturilor chimice, aparţinând ultimului strat sau ultimelor două straturi electronice ale atomului; determină proprietăţile chimice ale substanţelor elementare

STAREA FUNDAMENTALĂ A UNUI ATOM

starea de energie minimă pentru atom, realizată prin distribuţia electronilor cu respectarea riguroasă a principiul energetic, principiul lui Pauli, regulii lui Hund

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑1s2 2s2 2p6 3s2 3p3