1. Legea conservarii mase substantelor in rectii chimice (Antoine Lavoisier-1774)

 

Intr-o reactie chimica, suma maselor reactantilor este egala cu suma maselor produşilor de reactie.

Intr-o reactie chimica numarul atomilor de acelaşi fel se conserva.

 

2. Legea lui Avogadro (Amedeo Avogadro-1808)

 

Volume egale de gaze diferite aflate in aceleaşi conditii de presiune şi temperatura contin acelaşi numar de molecule; N_A =6,023×10²³

Volumul molar este 22,4 L (dm³).

 

3. Legea gazelor ideale

 

pV=nRT

R=0,082 adm³×atm/K×moli

R=8,32×10²³ aJ/K×moli

R=62.400 acm³×mmHg/K×moli

 

4. Legea proportiilor definite (legea constatei compozitiei, Joseph Louis Proust-1805)

 

Cand doua substante simple A şi B se combia intre ele pentru a forma o substanta compusa AB, raportul maselor substantelor care se combina este intodeauna constant.

 

5. Legea proportiilor multiple (John Dalton 1776-1844)

 

Cand doua elemente chimice formeaza intre ele mai multi compuşi chimici diferiti, cantitatile dintr-un element care se combina cu aceeaşi cantitate din celalalt element se afla intr-un raport de numere intrgi şi mici.

 

6. Legea volumelor constante (Gay-Lussac-1808)

 

La presiuni constante, intre volumele a doua gaze care se combina, ca şi intre fiecare dintre volumele gazelor care se combina şi volumul combinatiei gazoase rezultate, exista un raport simplu de numere intregi şi mici.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rectii chimice; reactii cu

transfer de energie

 

 

Reactia chimica (fenomenul chimic) reprezinta transformarea unor substante in alte substante, noi.

Reactiile chimice se pot clasifica dupa criteriul chimic in:

• Reactii de combinare

• Reactii de descompunere

• Reactii de inlocuire

• Reactii de schimb

 

Reactia chimica de combinare: transformare in care doua sau mai multe substante se unesc pentru a forma o substanta.

 

Reactia chimica de descompunere: procesul in care dintr-o substanta rezulta doua sau mai multe substante noi.

 

Reactia chimica de inlocuire (substitutie): fenomenul in care un element (grupare de elemente) inlocueşte alt element dintr-o substanta compusa.

 

Reactie de schimb (dubla inlocuire): procesul prin care doua sau mai multe substante compuse işi schimba intre ele unele elemente.

 

Reactiile chimice care sunt insotite de efecte termice se numesc reactii termochimice.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Casificare reactiilor chimice in chimia anorganica:

 

Reactii de combinare

REACTII CHIMICE reactii produsi Reactii de descompunere

Reactii de inlocuire

Reactii de schimb

 

 

 

Reactii cu transfer de ioni sau molecule Reactii cu transfer de electroni Reactii reversibile

Reactii ireversibile

 

 

 

Reactii lente

Reactii rapide

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Reactii exoterme şi reactii endoterme

 

Majoritate reactiilor de descompunere sunt reactii endoterme.

Ramura chimiei care studiaza efectele temice ce insotesc reactiile chimice este termochimia.

1.REACTII EXOTERME :

EXEMPLE:

• C+O2=>CO2+Q-(CALDURA)

• 2H2+O2=>2H20+Q

• CH4+2O2=> CO2+2H2O

• 2Al+Fe2O3=>2Fe+Al2O3+Q

• CaO+H2O=>Ca(OH)2+Q

2.REACTII ENDOTERME:

EXEMPLE

• 2HgO=>2Hg+O2

• CuCO3=>CuO+CO2

• CaCO3=>CaO+CO2-Q

• 2MgO=>2Mg+O2- Q

• 2AuCl3=>Au+3Cl2-Q

• 2KClO3=>2KCl+3O2-Q

 

Caldura de reactie

 

Cantitatea de caldura absorbita intr-o reactie chimica se numeşte caldura de reactie.

Caloria (cal) este cantitatea de caldura necesara pentru a ridica temperatura unui gram de apa cu un grad Celsius (1 cal=4,18 joule).

 

∆U – energia interna a sistemului

Q – cantitatea de caldura (energie termica)

W – lucru mecanic efectuat de sistem (energie mecanica)

∆H – variatia de etalpie

p – presiune atmosferica

V – volumul substantei

n_p – numarul de moli de produşi

n_r – numarul de moli de reactie

 

∆U = Q + W

W = - p∆V ==> ∆U = Q - p∆V

Q = ∆U + p∆V

∆H = ∆U + p∆V

H = U + pV ==> Q_p = ∆H

∆H = ∑ H_produşilor - ∑ H_reactantilor

∆H = ∑ n_pH_p - ∑ n_rH_r

 

Valuare lui ∆H	Semnul	Tipu de reactie
∆H < 0	(-)	Reactie exoterma
∆H > 0	(+)	Reactie endoterma

 

 

∆V = 0

W = - p∆V = 0 ====> ∆U = Q_v

 

Caldura de reactie

 

Variatia de etalpie a sistemului in reactie de sinteza a unui mol de substanta din elemente la temperatura de 25^oC şi presunea de 1 atm este caldura de formare standart sau etalpia standart.

Conventional, etalpia unui element este considerat 0.

O subatanta este cu atat mai stabila cu cat etalpia sa de formare este mai mica.

 

 

 

Caldura de neutralizare

 

Caldura degajata la neutralizare unui ion gram de hidrogen cu un ion gram de ioni hidroxil pentru a forma o molecula de apa este caldura molara de neutralizare.

Caldura de neutralizare se poate masura cu ajutorul calorimetrului.

formula ecuatiei calorimetrice:

t – temperatura

∆t – variatia de temperatura

c – caldura specifica

m – masa solutiei

∆t = t_final - t_initial

Q = m · c · ∆t;

∆H pentru un mol de AB:

∆H = Q/v_AB

 

 

 

 

 

 

Caldura de dizolvare

 

La dizolvarea unei substante in apa se degaja sau se absoarbe o anumita cantitate de caldura numita caldura de dizolvare. Valdura de dizolvare depinde de numarul de moli de solvat.

Caldura cedata sau absorbita la dizolvarea unui mol de substanta intr-o cantitate foarte mare de solvent se numeşte caldura de dizolvare.

Q = m · c · ∆t;

∆H pentru un mol de AB:

∆H = Q/v_AB

 

 

Energia de legatura

 

Variatiile de energie care insotesc reactiile chimice se datoreaza ruperii legaturilor chimice dintre atomii reactantilor şi formarii de noi legaturi. Ruperea legaturilor chimice este un proces endoterm. Formarea unor noi legaturi este un proces exoterm.

Energia de legatura este energia medie necesara pentru a rupe toate legaturile de un anumit tip dintr-un mol de substanta in stare gazoasa, cu eliberarea atomilor in stare gazoasa.

 

 

 

 

Cu cat energia de legatura este mai mare, cu atat legatura este mai puternica.cuniscand energia de legatura se poate calcula caldura de formare a oricarui compus:

 

∆H^o_f = ∑ E_{I desfacute} - ∑E_{I formate}

∆H^o_f = ∑ E_{I reactanti} - ∑E_{I produşi}

 

 

 

 

Reactii chimice – fenomene

care se petrec in timp

 

Viteza medie reprezinta variatia in timp a unei marimi fizice.

Reactia chimica presupune ruperea legaturilor chimice din reactanti şi formarea unor noi legaturi chimice in produşii de reactie.

Catalizatorul este substanta care, adaugata in mediu de reactie, produce marirea viterei de desfaşurare a reactiei, regasindu-se neschimbat la sfarşitul reactiei.

Dupa vitera lor de deşfaşurare, reactiile chimice se clasifica in:

• Reactii foarte rapide;

• Reactii rapide;

• Reactii lente.

foarte rapide(ultrarapide)

EX: 2H2+O2=>2H2O

2KClO3=>2KCl +3O2

2AuCl3=>Au+3Cl2

 

reactii rapide

EX: NaCl+AgNO3=>AgCl+NaNO3

Fe+2HCl=>FeCl2+H2

Cu+2HCl=>CuCl2+H2

 

reactii lente

EX: 2AgCl=>2Ag+Cl2

Fe+CuSO4=>FeSO4+Cu

Fe+HgCl2=>FeCl2+Hg

 

 

 

 

Viteza de reactie

 

Viteza de reactie reprezinta variatia in timp a conentratiei reactantilor sau a produşilor de reactie.

 

C_i – concentratia initiala

C_f – concentratia finala

V = ∆c/∆t = (c_f – c_i)/(t_f – t_i), unde t_i – timpul initial

t_f – timpul final

 

In cazul in care viteza de reactie se exprima in functie de concentratia reactantilor, ea are o valuare negativa, deoarece concentrati scade in timp. Daca viteza se exprima in functie de concentratia produşilor de reactie, ea are valoare pozitiva. In mod conventional, pentru concentratia reactantilor (produşilor de reactie) se utilizeaza concentratia molara (mol/L).

Pentru a reactiona, moleculele trebue sa se ciocneasca. Pentru ca ciocnirea sa fie o ciocnire eficienta (care sa conduca la formarea produşilor de reactie) trebue indeplinite urmatoarele conditii:

• Conditia geometrica – moleculele trebue sa se afle intr-o pozitie favorabila ciocnirii:

• Conditia energetica – energia sa fie suficient de mare pentru a se pute realiza ruperea legaturişor chimice din moleculele de reactie.

 

Daca sunt indeplinite cele doua cnditii, moleculele reactantilor trec intr-o stare intermediara numita compex activ, caracterizat printr-o energie mai ridicata decat cea a reactantilor, numita energia complexului activat.

Energia de activare (Ea) reprezinta diferenta dintre energia complexului activ şi energia reactantilor.

 

 

Viteza de reactie devine mai rapida odata cu creşterea temperaturii.

Viteza de reactie devine mai rapida odatp cu cresterea concentratia reactantilor.

mA + nB produşi

v = kaAi^m · aBiⁿ

v – viteza de reactie;

k – constanta de viteza;

aAi; aBi – concentratia molara a reactantilor;

m, n – ordine partiala de reactie.

 

k – depinde de tipul reactiei, de natura reactantilor şi de temperatura, nefiind influentata de concentratia reactantilor.

Pentru reactii simple (m+n) poarta numle de molecularitate.

Un alt factor care influenteaza vitera de reactie sunt catalizatorii.

Alti facto pot fi suprafata de contact a reactantilor şi lumina.

O suprafata mare de contact intre reactanti favorizeaza desfaşurarea reactiei chimice, de oarece se mareşte numarul ciocnirilor eficace.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rectii reversibile – reactii ireversibile

 

• La fizica sunt transformari reversibile şi transformari ireversibileale sistemelor fizice.

• Un sistem mecanic se gaseste in stare de echilibru atunci cand, fara actiunea unei forte exterioare, elementele lui componente se gasesc in stare de repaus relativ.

• Pentru o reactie chimica generala de tip: aA + bB a produşi, viteza de reactie se calculeaza conform relatiei: v = k · aAi^a · aBi^b, unde: k – constanta de viteza;

aAi, aBi – concentratiile molare ale reactantilor;

a, b – ordinele partiale de reactie.

• Ecuatia de stare a gazului perfect este: pV = nRT

• Din punct de vedere al transferului de caldura, reactiile chimice se clasifica in:

• exoterme: cu degajare de caldura

• endoterme: cu absorbtie de caldura

Reactiile ireversibile sunt reactiile in care, pornind de la reactanti, se obtine numai produşi de reactie: A + B C + D

Reactii reversibile sunt reactiile in care, functie de conditiile de reactie, sistemul poate evolua spre obtinerea produşilor de reactie sau invers: X + Y W +Z

Echilibrul chimic reprezinta stare unui sistem in care viteza reactiei directe este numeric egala cu viteza reactiei inverse.

Legea axiunii maselor: pentru sistemele chimice aflate in echilibru, raportul intre prudusul concentratiilor molare ale produşilor de reactie si produsul concentratiilor molare ale reactantilor este constant.

Principiul Le Chatelier: daca asupra unui sistem aflat in achilibru se actioneaza cu o constrangere exterioara, echilibrul sistemului se deplaseaza in sensul diminuarii constrangerii.

Factorii care influenteaza deplasarea echilibrului chimic sunt:

• variatia concentratiei reactantilor sau a produşilor de reactie din amestecul aflat in echilibru;

• variatia temperaturii in functie de caracterul exoterm sau endoterm al celor doua reactii (reactia directa şi reactia inversa);

• variatia presiunii, in cazul reactiilor care contin reactanti şi/sau produşi de reactie gazoşi şi au loc cu variatia numarului de moli de gaz.

 

1. Care dintre sistemele de mai jos se gasesc in stare de echilibru dinamic la temperatura constanta?

0. un vas deschis in care fierbe apa;

1. o sticla astupata upluta pe jumatate cu alcool medicinal;

2. un vas cu apa continand un cub de gheta, la temperatura de 10^oC;

3. o cutie inchisa etanş, continand cristale de iod.

2. Cand se spune ca o reactie chimica atinge starea de echilibru?

1. cand se sfarşeşte, datorita transformarii complete a reactantilor in produşi de reactie;

2. cand concentratia reactantilor şi a produşilor de reactie nu se mai modufica;

3. atunci cand, prinrt-o interventie favorabila din exterior, ea se opreşte.

3. De ce se poate spune ca echilibrul chimic este un echilibru dinamic?

1. deoarece, in realitate, nu are loc o oprire a reactiei, reactia directa avand o viteza egala cu cea reversibila;

2. deoarece concentratia reactantilor şi cea a produşilor de reactie variaza continuu intr-un anumit interval de valuori;

3. deoarece, an majoritatea lor, reactiile au loc cu viteze foarte mari.

4. Care este semnificatia practica ce se poate atribui valorii constantei de echilibru (K_c)?

1. valoarea ridicata a constantei indica faptul ca, la echilibru, cantitatea de produşi de reactie este ridicata;