+ All Categories
Home > Documents > CHIMIE ANORGANICA.ppt

CHIMIE ANORGANICA.ppt

Date post: 28-Jan-2017
Category:
Upload: nguyentuyen
View: 219 times
Download: 3 times
Share this document with a friend
18
Transcript
Page 1: CHIMIE ANORGANICA.ppt
Page 2: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Cuprins TEMA: CHIMIA SISTEMATICĂ A ELEMENTELOR

ELEMENTELE BLOCULUI s

• Hidrogenul:Caracterizare generală; Întrebuinţări şi importanţă biologică; Proprietăţi fizice şi chimice; Combinaţiile hidrogenului. Hidruri; Stare naturală şi obţinere; Întrebuinţări şi importanţă biologică

• Grupa I-a principală: Stare naturală şi obţinere; Proprietăţi fizice şi chimice; Combinaţiile metalelor alcaline; Caracterizare generală. Întrebuinţări şi importanţă biologică

• Grupa a II-a principală: Caracterizare generală; Stare naturală şi obţinere; Proprietăţi fizice şi chimice; Combinaţiile elementelor din grupa a II-a; Întrebuinţări şi importanţă biologică

ELEMENTELE BLOCULUI p

• Grupa a III-a principală: Caracterizare generală; Stare naturală şi obţinere; Proprietăţi fizice şi chimice; Combinaţiile elementelor din grupa a III-a; Întrebuinţări şi importanţă biologică

• Grupa a IV-a principală: Caracterizare generală Carbonul: Stare naturală şi obţinere; Compuşii carbonului Siliciul: Stare naturală şi obţinere; Proprietăţi fizice şi chimice;Compuşii siliciului Germaniul, Staniul, Plumbul; Întrebuinţări şi importanţă biologică• Grupa a V-a principală: Caracterizare generală Azotul: Stare naturală şi obţinere; Proprietăţi fizice şi chimice; Combinaţiile azotului Fosforul: Stare naturală, forme alotropice; Combinaţiile fosforului Arsenul, Stibiul sau antimoniul, Bismutul; Întrebuinţări şi importanţă biologică

Bibliografie1. Neniţescu, C. D. – Chimie generală, Ed. Did. Şi Ped., Buc., 1972.2. Shriver, D. F., Atkins, P. W., Langford, C. H., Chimie anorganică, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1998. 3. Gabriela Oprea, Claudia Drinkal, Chimie anorganică descriptivă. Lucrări de laborator, Editura Risoprint ,Cluj

Napoca, 20044. Gabriela Oprea, Chimie anorganică. Teorie şi aplicaţii rezolvate, Editura Risoprint, ,Cluj Napoca,20035. Beral, E., Zapan, M. – Chimie anorganică, Ed. Tehnică, Buc., 1970.6. Stoica, Ligia – Chimie generală şi analize tehnice, Ed. Did. Şi Ped., 1991.

Page 3: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Eionizare = 13,6 eV; H 1e H+-- + - H 1e H

HIDROGENULCaracterizare generalăDescoperit de Paracelsus în secolul al XVI-lea. Are configuraţia electronică 1s1 şi ionizează astfel:

H+ se pune în evidenţă prin descărcări electrice în tuburi vidate, iar în soluţie apoasă se prezintă sub forma ionului de hidroniu, H3O+. Hidrogenul formează legături ionice în hidrurile metalice şi covalente cu nemetalele;

prezintă următorii izotopi:

Apa grea, care conţine izotopul deuteriu, este improprie proceselor vitale provocând modificarea proceselor logice. Tritiul este radioactiv cu

Eionizare = 0,71eV

%)10()()(; 1031

11

TH (0,016%); DH (99,98%) H 21

t½ = 12,4 ani.Stare naturală şi obţinere

Este cel mai răspândit element din univers, sub forma atomică a fost pus în evidenţă în stele, nebuloase, comete, atmosfera Soarelui, iar molecular, H2, în păturile superioare ale atmosferei. Sub formă de combinaţii se găseşte în: apă, substanţe cu caracter acid, neutru sau bazic din domeniul organic şi anorganic.

Zn 2HCl ZnCl2 H2 + +În laborator :aparatul Kipp

prin electroliza unei soluţii apoase de hidroxid de sodiu în voltametrul Hoffmann.

În industrie :Electroliza soluţiei apoase de NaCl:

++NaCl Na Cl-

+ -H2O H + HO

++ -(-) H 1e H , H H H20 0 0+

- - +(+) Cl 1e Cl , Cl Cl Cl20

-+ +Na HO NaOH

++ +NaCl H2O NaOH 1/2H2 1/2Cl2electroliza

Electroliza apei acidulate cu H2SO4, sau alcalinizate cu NaOH: + -

H2O H + HO

(-) H 1e H , 2H H2+ + 0 0

(+) HO- - 1e HO0 , HO + HO H2O + 1/2O2

Din gazul de apă: CH4 H2O CO 3H2(v)

Ni, 200 C0+ + ++CO H2O CO2 H2

Prin reacţiile de piroliză ale hidrocarburilor +CH4 C 2H2

Pt, 1000 C0

Page 4: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Proprietăţi fizice şi chimice Fizice: este un gaz fără culoare şi fără miros, care se lichefiază greu, are densitatea mai mică decât celelalte gaze şi viteza de difuziune cea mai mare. Este puţin solubil în lichide (H2O), dar se dizolvă în metale la temperaturi ridicate (exemplu: Pd poate dizolva 850 volume H2 la un volum Pd).

Chimice: Hidrogenul reacţionează cu:

H2 X2 2HX+

Reacţia cu fluorul are loc la întuneric, cea cu clorul la lumină, iar cu bromul şi iodul reacţionează la temperaturi cuprinse între 350 – 400 oC. În cazul iodului, reacţia este reversibilă.

Halogenii

oxigenul, sulful, azotul şi carbonul: +H2 S H2Slent

+H2 1/2O2 H2O

+3H2 N2 2NH3Fe, 500 C, 200-1000atm.0

+2C H2 C2H23000 C0

+Ni, 1200 C0

C 2H2 CH4

cu metalele, formând hidruri ionice: + +02Li H2 2Li H-300 C

uscat

Combinaţiile hidrogenului. Hidruri

Hidruri ionice (saline) - care conţin ionul H-

++ + -LiH H2O H2 Li OH

(AlH3)n nAlH3

LiH AlH3 Li[AlH4]+ ;

+ +4NaH Na2SO4 Na2S 4NaOH1 28 se reduce

4 82 se oxidează

-

S S6+ 2-+8e

- +H H-2e-

Page 5: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Hidrogenul formează hidruri covalente cu elementele din grupele a III-a până la a VII-a, cu formula generală EH8-n , unde n este nr. grupei. (n = 4,5,6,7). Aceste hidruri sunt gaze (excepţie H2O). Hidrurile elementelor din grupa a III-a şi hidrura de beriliu sunt deficitare de electroni şi pot fi izolate sub formă de dimeri sau polimeri, (BeH2)n şi (EH3)n. Diboranul, (BH3)2 sau B2H6, conţine legături de tip special, de trei centre. Hidrurile elementelor din grupele a IV-a – a VII-a au puncte de fierbere scăzute, cu excepţia HF, H2O, NH3, unde apar asocieri de molecule prin legaturi de hidrogen.11

Hidruri covalente (moleculare)

Hidrurile acceptoare de protoni (caracter bazic):NH3 > H2O ; H2O > H2S ; NH3 > PH3

Hidrurile donoare de protoni (caracter acid): HF < HCl < HBr < HI (în grupă); SiH4 < PH3 < H2S < HCl(în perioadă)

Hidrurile carbonului au caracter neutru şi tendinţa mare de a forma catene.Hidruri interstiţialeHidrurile formate cu metalele tranziţionale sunt hidruri interstiţiale şi au o compoziţie

nestoechiometrică. Aceste hidruri sunt solide, cu caracter metalic, de exemplu: TiH1,7 ; ZrH1,8 . Formarea lor constă în pătrunderea atomilor de hidrogen în golurile reţelei metalului. Ele sunt utilizate în tehnologia semiconductorilor, metalurgia pulberilor, sursă de H2, ca reducători.

Hidrurile elementelor blocului f - ocupă o poziţie intermediară între cele interstiţiale şi cele ionice.

Intrebuinţări:în industria de sinteză pentru obţinerea amoniacului, acidului clorhidric, îngrăşămintelor chimice, la hidrogenarea uleiurilor şi hidrocarburilor, ca reducător în metalurgie; combustibil pentru rachete sub formă de H2 lichid. Importanţa biologicăÎn stare liberă nu joacă nici un rol pentru organismele vegetale, animale, sau umane. Combinat face parte din compuşi organici fără de care viaţa nu este posibilă: protidele, lipidele şi glucidele. Abundenta este mare, dar procentul este mic, din cauza masei atomice mici a acestuia

Page 6: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA I-a PRINCIPALĂ

Caracterizare generală:Grupa I-a principală (denumită şi grupa 1)cuprinde elementele: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, care se numesc şi

metale alcaline. Prezintă configuraţia ultimului strat electronic ns1. Exemplu pentru franciu: Fr, Z = 87 [Xe]54 6s2

4f14 5d10 6p6 7s1

Energia lor de ionizare este mică şi sunt electropozitive. Se oxidează astfel:Electropozitivitatea creşte de la litiu la franciu. Aceste elemente formează în general combinaţii ionice. Litiul

diferă prin proprietăţi de celelalte elemente, semănând cu magneziul. Franciul este radioactiv, izotopii lui prezintă o viaţă scurtă.

+-M M-1e

Stare naturală şi obţinereMetalele alcaline se găsesc doar sub formă de combinaţii datorită reactivităţii chimice mari. Cele mai

răspândite sunt combinaţiile pentru sodiu şi potasiu: silicaţi, halogenuri, azotaţi, sulfaţi şi carbonaţi. Litiul este puţin răspândit, iar rubidiul şi cesiul sunt elemente rare. Combinaţii mai răspândite în natură : sarea gemă (NaCl), salpetru de Chile (NaNO3), salpetru de India (KNO3), silvina (KCl).

Electroliza hidroxidului de sodiu topit:

+ +2NaOH 2Na 1/2O2 H2Oelectroliza

+ -(-) Na Na+1e -- -1e(+) HO HO

+2HO 1/2O2 H2O

+ + -NaOH Na OH

+ -NaCl Na Cl+ 0+(-) Na Na+1e- 0-1e- -(+) Cl Cl

2Cl Cl2

Electroliza clorurii de sodiu topite: electroliza +2NaCl 2Na Cl2

Pentru obţinerea K prin electroliză se foloseşte amestec de KCl şi KF, iar pentru obţinerea litiului topitură de LiCl şi KCl.

Metalele alcaline se pot obţine şi prin reducerea hidroxizilor sau halogenurilor cu metale. Astfel se obţin rubidiul şi cesiul din hidroxizii lor cu Mg, Ca, Zr, în atmosferă inertă sau vid. Pentru K se utilizează acţiunea sodiului asupra clorurii de potasiu la 850 0C.

Page 7: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA I-a PRINCIPALĂ Proprietăţi fizice culoare alba-strălucitoare (Cs este galben-auriu); conductibilitatea electrică şi termică mare;

puncte de topire joase( Cs este 28,50C); densitatea mică (mai mică decât apa); Vaporii lor sunt coloraţi caracteristic: roşu (Li); galben (Na); violet (K); albastru

(Cs).Proprietăţi chimiceau caracter electropozitiv accentuat şi sunt primele în seria tensiunilor electrochimice a elementelor; Se păstrează sub petrol, ulei de parafină, toluen. Se oxidează uşor în aer, apă şi acizi.

4Li + O2 2Li2O +M O2 MO2 (M: K, Rb, Cs)2Na + O2 Na2O2

++2M 2H2O 2MOH H2 2M 2HCl 2MCl H2+ +reacţionează energic cu halogenii si hidrogenul:

2M + H2 2MH2M X2 2MX+ (X2: F2, Cl2, Br2, I2)

2M + S M2S 12M + P4 4M3P 2M + 2C M2C2 6M + N2 2M3N

2M + 2NH3 2MNH2 + H2 Na + C2H5OH C2H5ONa + 1/2H2

Reacţionează cu: sulful, fosforul, carbonul, azotul, amoniacul si alcoolii

Page 8: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA I-a PRINCIPALĂ Combinaţiile metalelor alcaline

Oxizi, peroxizi, superoxizi şi ozonideNa2O2 + 2Na 2Na2O O + H2O 2HO2- - Na2O + H2O 2NaOH

2KO2 K2O2 O2+tº Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2

KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2 + O2 Ozonide, MO3:se se formează prin reacţia hidroxizilor de K, Rb, Cs cu ozonul Hidroxizii metalelor alcaline

Hidroxizii în stare foarte pură se obţin prin reacţia metalelor cu apa.LiOH seamănă în unele privinţe cu Mg(OH)2.Ceilalţi hidroxizi au proprietăţi fizice şi chimice asemănătoare: sunt substanţe cristaline, albe, higroscopice; se topesc la temperaturi joase; cristalizează în reţele ionice care conţin ionii M+ şi HO - ; sunt uşor solubili în apă cu degajare de căldură;sunt solubili în alcooli: CH3OH şi C2H5OH; sunt baze tari, a căror tărie creşte cu caracterul electropozitiv al elementului, în ordinea:

LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOHcreste bazicitatea

Sărurile metalelor alcalineHalogenurile sunt compuşi ionici care cristalizează în reţele ionice, cubice. Cristalizează fără apă de cristalizare, cu excepţia halogenurilor de litiu. De exemplu, LiCl, este higroscopică şi cristalizează din apă cu 1,2 sau 3 molecule de H2O, în funcţie de temperatură. Solubilitatea în apă a NaCl variază foarte puţin cu temperatura, în schimb a KCl variază destul de mult

Compuşi cu sulf:

Na2S + 2H2O 2NaOH + H2S Li2CO3 + H2SO4 Li2SO4 + H2O + CO2

2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + H2O 2NaHSO4 Na2S2O7tº

-H2O

Na2CO3 + SO2 + H2O NaHSO3 + NaHCO3

NaHSO3 + Na2CO3 Na2SO3 + NaHCO3

2NaHSO3 Na2S2O5-H2O

Page 9: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Compuşi cu azot:

GRUPA I-a PRINCIPALĂ

Li3N + 3H2O 3LiOH + NH3 (hidrolizeaza)Li3N + 3H2 3LiH + NH3 (se hidrogeneaza)

LiNH2 + H2O LiOH + NH3

NaNH2 + C NaCN + H2tº

NaOH + HNO3 NaNO3 + H2ONa2CO3 + 2HNO3 2NaNO3 + CO2 + H2O

2NaNO3 2NaNO2 + O2tº

Compuşi cu carbon:

Li2C2 + 2HOH 2LiOH + C2H2NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3

NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O200 ºC Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH

Fosfuri, M3P, de exemplu Na3P -fosfura de sodiu; Fosfaţii (ortofosfaţii): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4.

Pentru Na: Na3PO4 ortofosfat de sodiu; fosfat trisodic (terţiar);Na2HPO4 ortofosfat monoacid de sodiu;NaH2PO4 ortofosfat biacid de sodiu;

Compuşi cu fosfor:

2Na2HPO4 Na4P2O7tº

-H2O nNaH2PO4 (NaPO3)n sau NanPnO n3-nH2O

LiC2H5-etil litiu; LiC6H5-fenil litiu; LiCH2C6H5-benzil litiuDerivati organo-metalici:

Întrebuinţări: pentru îmbunătăţirea calităţii unor aliaje speciale, de exemplu Al sau Mg cu metalele alcaline sunt mai rezistente la coroziune. Na metalic este utilizat ca reducător iar sub formă de vapori pentru lămpile monocromatice. Celule fotoelectrice cu cesiu sunt folosite în filmul sonor şi în televiziune. Combinaţiile metalelor alcaline au numeroase aplicaţii în diferite domenii.

Importanţa biologică: prezintă numai natriul şi potasiul. Natriul din plante contribuie la menţinerea echilibrului ionic, iar lala om şi animale este prezent în lichidele tisulare, sub formă de NaCl. Plantele extrag ionii de potasiu din soluţiile din sol, ei

se fixează în punctele de vegetaţie ale frunzelor tinere şi seminţelor; Potasiul favorizează fotosinteza şi deci formarea amidonului şi celulozei, ionii de potasiu fortifică planta, asigură rigiditatea. În organismul uman există sub formă de KCl, KHCO3, K3PO4, fiind un constituent al celulelor; Zilnic organismul are nevoie de 3g potasiu.

Page 10: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA II-a PRINCIPALĂ

Caracterizare generalăGrupa a II-a principală (denumită şi grupa 2) cuprinde elementele: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, care se mai

numesc metale alcalino-pământoase. Ele prezintă configuraţia ultimului strat electronic ns2.Exemplu pentru Ba, Z=56: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2.Beriliul prezintă abateri de la caracterele generale ale grupei; chimia lui este mult asemănătoare cu a

aluminiului. Ra este radioactiv, izotopul are cel mai lung timp de înjumătăţire, de 1600 ani.Ra22688

Stare naturală şi obţinereDatorită reactivităţii chimice mari se găsesc doar sub formă de combinaţii; cele mai răspândite sunt ale

calciului şi magneziului, beriliul şi radiul sunt elemente rare. Radiul s-a găsit în minereurile de uraniu, ca produs de dezintegrare. Combinaţiile mai răspândite în natură sunt: carbonaţi, cloruri sau fluoruri, silicaţi şi sulfaţi.

Exemple de combinaţii: beril (Be3Al2Si6O18), magnezit (MgCO3), calcit (CaCO3), dolomit (MgCO3CaCO3), gips (CaSO42H2O), anhidrit (CaSO4), carnalit (MgCl2KCl6H2O), baritina (BaSO4), witerita (BaCO3), celestina (SrSO4), stronţianitul (SrCO3), talcul (Mg3[(OH)2Si4O10]). Metalele alcalino-pământoase se pot obţine prin electroliza halogenurilor topite şi reducerea metalotermică respectiv silicotermică a oxizilor sau halogenurilor lor.

2MgO + Si 2Mg + SiO2

MgO + C Mg + CO

1200ºC, vid

2030ºC, vid

CaCO3 CaO + CO2

CaO + H2O Ca(OH)2

Ca(OH)2 + 2NH4Cl CaCl2 + 2NH4OH

calcinare

stingere 3CaO + Al 3Ca + Al2O3

CaCl2 + 2Na Ca + 2NaCl

1200ºC

to

3BaO + 2Al 3Ba + Al2O31250ºC, vid

BeO + Mg Be + MgOtº

Page 11: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA II-a PRINCIPALĂ

Proprietăţi fizice Au culoare albă-argintie în stare neoxidată (Ba este cenuşiu deschis). Be şi Mg păstrează luciul şi la

aer pentru că formează un strat protector de oxid. Be cristalizează în reţea hexagonală compactă deformată şi are raza atomică mică. Mg cristalizează în reţea hexagonală regulată, iar Ca, Sr, Ba în reţea cubică. Densitatea scade de la Be la Ca şi apoi creşte de la Sr la Ra. Be este mai dur faţă de celelalte elemente din grupă şi are punctul de topire şi punctul de fierbere mai ridicate. Conductibilitatea electrică este mai mică la Be şi mai mare la Mg şi Ca. Sărurile volatile ale Ca colorează flacăra în roşu cărămiziu, ale Sr şi Ra în roşu carmin, iar ale Be în verde.

Proprietăţi chimiceCaracterul electropozitiv al metalelor alcalino-pământoase creşte cu numărul atomic Z, de la Be la Ra. Sunt

aşezate înaintea hidrogenului în seria tensiunilor electrochimice.

2Mg + O2 2MgOtº Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 M + H2 MH2tº

M + X2 MX2cald M + 2S MS2

to

M + 2C MC2 unde M: Ca, Sr, Ba1000ºC

3M + N2 M3N2tº

Mg + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2diluat3Be + 2NH3 Be3N2 + 3H2

1000ºC

Ca + 2NH3 Ca(NH2)2 + H2

Page 12: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA II-a PRINCIPALĂ Combinaţiile elementelor din grupa a II-a

Hidruri - MH2 BeCl2 + 2LiH BeH2 + 2LiCl H H H

Be Be Be

H H H

Oxizi - MO CaCO3 CaO + CO2900ºC

Peroxizi - MO2 Ca(OH)2 + H2O2 CaO2 + 2H2O

CaO + H2O Ca(OH)2 + QHidroxizi Be(OH)2 + 2HCl BeCl2 + 2H2O

Be(OH)2 + 2KOH K2[Be(OH)4]

Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O

Halogenuri: sunt ionice (cu excepţia celor de beriliu, care sunt covalente), incolore. Clorurile, bromurile şi iodurile sunt uşor solubile în apă, fluorurile sunt greu solubile (excepţie BeF2). Sărurile solubile cristalizează cu apă de cristalizare.

Saruri cu oxiacizii: - sărurile de beriliu:BeSO44H2O sau [Be(H2O)4]SO4

BeCO34H2O sau [Be(H2O)4]CO3

- sărurile de magneziu:MgSO47H2O heptahidrat (sare amară)Mg(ClO4)2 perclorat de magneziu anhidru,

printre cei mai buni agenţi de uscare a gazelor.

CaSO4 2H2O CaSO4 1/2H2O. 100-125ºC-3/2H2O

gips ipsos.

- sărurile de calciu:

CaSO4 2H2O CaSO4. 200ºC

-2H2O

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

- sărurile de bariu:BaCO3 greu solubil în apă, se dizolvă în HCl, HNO3;BaSO4

are o solubilitate foarte mică în apă şi acizi; este folosit pentru dozarea ionului Ba2+ şi a ionului SO4

2-; BaSO4 precipitat se utilizează ca pigment alb pentru vopselele de ulei.

Page 13: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA II-a PRINCIPALĂ

Commplecsi: Aceste elemente au slabă tendinţă de a forma

complecşi; mai mare tendinţă are Be (care formează şi combinaţii covalente). Exemplu: K2[Be(OH)4].

-

C O

M

N N

O CO O

OOCH2C CH2COO-

RI + Mg RMgICH3I + Mg CH3MgICompusi organici:

ÎntrebuinţăriBeriliul ultrapur este utilizat pentru reactoarele nucleare, având o bună rezistenţă termică, mecanică şi la

coroziune chimică; el nu reţine neutronii rezultaţi din dezintegrarea combustibilului nuclear; este folosit şi pentru confecţionarea ferestrelor tuburilor de raze X (este penetrant pentru ele). În aliajele cu unele metale cum ar fi Cu, Mg, Ni, Al le conferă acestora proprietăţi elastice, duritate (de exemplu aliajul Be-Al este folosit pentru rachete şi avioane supersonice). Magneziul şi calciul sunt folosite în metalurgia metalelor uşoare ca dezoxidanţi şi desulfuranţi; formează aliaje uşoare, cum este duraluminiul. Stronţiul şi bariul sub formă de săruri (azotaţi) se folosesc în pirotehnie pentru rachete şi artificii. Radiul, datorită radiaţiilor gama pe care le emite, stă la baza tratamentului de cancer.

Importanţa biologicăCalciul şi magneziul sunt elemente biofile cu rol important în biosferă. De exemplu, magneziul este: substanţă nutritivă indispensabilă plantelor; se găseşte în clorofilă, fiind generatorul de complex

(ligandul este un ciclu porfirinic);- participă în procesele biochimice, cum sunt: fotosinteza, metabolismul glucidelor, proteinelor şi acizilor fosforici din organism; se găseşte în sol sub formă de carbonaţi şi sulfaţi, de unde este luat de plante; este un component de bază al ţesutului celular şi se găseşte în lichidele tisulare; sângele conţine 2-3mg Mg /100g sânge; se găseşte în muşchi, 23mg/100g ţesut (activator în reacţiile de fosforilare din procesul de degradare al zaharurilor);La depăşirea concentraţiilor normale a Mg în sânge scade excitabilitatea muşchilor şi nervilor, poate apărea anestezia şi paralizia muşchilor.

Din punct de vedere fiziologic Be metalic şi combinaţiile lui sunt toxice, produc “beriloza”, care poate determina moartea;Sărurile solubile de Ba sunt foarte toxice pentru om, animale şi plante, deoarece ionul Ba2+

provoacă contracţia vaselor de sânge şi chiar oprirea inimii; doza letală este de 0,2g sare solubilă. În schimb BaSO4 insolubil nu este toxic, se foloseşte la radioscopia tubului digestiv.

Page 14: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA III-a PRINCIPALĂ Caracterizare generalăcuprinde elementele: B, Al, Ga, In şi Tl, care prezintă configuraţia ultimului strat electronic ns2np1.Exemplu pentru Tl, Z = 81: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p1.Borul este un nemetal şi seamănă cu siliciul în proprietăţi, celelalte elemente sunt metale.Aluminiul, galiul şi indiul formează în special ioni M3+; taliul formează ioni Tl+, iar borul nu formează

ioni.Legăurile chimice sunt tipic covalente pentru compuşii borului şi predominant ionice pentru compuşii

taliului. Aluminiul şi galiul sunt legate covalent în combinaţiile lor cu halogenii, azotul, carbonul şi electrovalent cu oxigenul. În combinaţiile lor covalente borul, aluminiul şi galiul se caracterizează prin deficienţa în electroni la atomul central, ceea ce determină structuri deosebite.Starea naturală şi obţinere

Borul este puţin răspândit, se găseşte doar sub formă de combinaţii dintre care amintim: acidul boric (H3BO3), kernitul (Na2B4O74H2O), din care se obţine boraxul (Na2B4O710H2O). În rocile magmatice este sub formă de turmalină, aceasta prin alterare trece în soluţie ca acid boric şi boraţi, care apoi trec în roci sedimentare de unde borul este transportat în biosferă. Aluminiul este metalul cel mai răspândit în scoarţa Pământului, al treilea element după oxigen şi siliciu. Nu se găseşte liber ci numai sub formă de combinaţii cum sunt: silicaţii, oxizii, hidroxizii, criolita - Na3[AlF6].Galiul, indiul şi taliul sunt elemente rare şi disperse. Galiul însoţeşte uneori aluminiul în bauxite; toate trei însoţesc zincul în blendă în proporţie mică.

B2O3 3Mg 2B 3MgO+ + ++BBr3 3/2H2 B 3HBr t C0 +B2I6 2B 3I2

+

+

+

+

Na[Al(OH)4(H2O)2] Na2SiO3 namoluri rosii care contin: Fe2O3, TiO2, Ga2O3, NaAlSiO4

H2O (hidroliza)

+

Al(OH)3 Al2O3 Na2Si2O5 NaOH (se recupereaza)

spalare, uscarecalcinare

sol. 40% NaOH 160-230 C si 6-30 atm.0

Page 15: CHIMIE ANORGANICA.ppt

+Na3[AlF6] 3NaF AlF3

++NaF Na F- + +--(+) 6F Al2O3 3/2O2 2AlF3

-6e(-) 6Na+ + 2AlF3 2Al + 6NaF

GRUPA III-a PRINCIPALĂ

Galiul se extrage din deşeurile de la fabricarea aluminei din bauxită sau din deşeurile metalurgiei Zn din blende. Galiul metalic se obţine prin electroliza unei soluţii de Ga(OH)3 în NaOH sau prin reducerea Ga2O3 la 900 0C cu hidrogen:Ga2O3 3H2 2Ga 3H2O++

Indiul rămâne în coloana cu Pb topit la rafinarea zincului brut prin distilare. Indiul metalic se obţine prin electroliza soluţiei de InCl3 (acidă) sau prin reducerea In2O3 cu H2, Mg sau C.

Purificarea prin procedee fizice, chimice, electrochimice.Taliul se extrage din minereuri polimetalice de sulfuri, iar Tl metalic se obţine prin electroliza soluţiei

apoase de Tl2SO4 sau prin reducerea Tl2O3 sau Tl2O cu H2 sau CO.

Proprietăţi fiziceBorul cristalin are culoare cenuşie, aspect şi luciu metalic, este dur (9,3 pe scara Mohs) cu pt şi pf foarte

ridicate. Reţea atomică şi legături covalente între atomi. Are proprietăţi semiconductoare şi 4 modificări alotropice.

Aluminiul este un metal alb-argintiu, cristalizează în sistem cubic cu feţe centrate, maleabil, ductil. Are conductibilitatea electrică şi termică mare după Ag şi Cu. [ pt = 660 0C; pf = 2450 0C.]

Galiul, indiul şi taliul sunt metale argintii, grele. Ga este sfărâmicios, In şi Tl sunt moi. Ga are pt foarte scăzut, 29,8 0C şi cel de fierbere înalt, 2070 0C; se utilizează ca substanţă termometrică pentru termometre de cuarţ (între 100-1000 0C).

Proprietăţi chimiceBorul în stare compactă reacţionează foarte greu, dar este reactiv în stare pulverizată şi la cald.

R.cu oxigenul: +4B 3O2 2B2O3 +2B N2 2BN700 C 0R.cu azotul:

Ca + 6B CaB6+2B 3Cl2 2BCl3R.cu halogenii: R.cu metalele:

+B 3HNO3 H3BO3 3NO2+

-

-B B oxidareN N reducere

3+4+5+

-3e

+1e

+ +B 3NaOH Na3BO3 3/2H2R.cu hidroxizii alcalini: R.cu acizii:

Page 16: CHIMIE ANORGANICA.ppt

3 88 3

AluminiulGRUPA III-a PRINCIPALĂ

+2Al 3/2O2 Al2O3+

+ ++Cr2O3 2Al 2Cr Al2O3

3Mn3O4 8Al 9Mn 4Al2O3

2Mn 2Mn Mn Mn Al Al

+6e

+2e

-3e

-

-

-

3+

2+

3+0

0

++3Fe3O4 8Al 9Fe 4Al2O3

R.cu oxigenul:

2Al + 3X2 2AlX3

2Al + 3S(v) Al2S3

2Al + N2 2AlN4Al + 3C Al4C3

+++ +

++

Al2S3 6H2O 2Al(OH)3 3H2SAlN 3H2O Al(OH)3 NH3

Al4C3 12H2O 4Al(OH)3 3CH4

R. la cald (700-2000 0C) sub formă de pulbere cu halogenii, sulful, azotul şi carbonul

+++

+2Al 6HCl Al2Cl6 3H2

2Al 3H2SO4 Al2(SO4)3 3H2

R.cu acizii minerali:

Al NaOH 5H2O Na[Al(OH)4(H2O)2] 3/2H2+ + +

Galiul, indiul, taliul sunt metale active, în aer se acoperă cu un strat de oxid de forma Ga2O3, In2O3, Tl2O. Toate formează combinaţii în starea de oxidare +3; galiul poate fi şi bivalent, indiul mono- şi bivalent, iar taliul monovalent. La galiu şi indiu cea mai stabilă este starea de oxidare +3, iar la taliu +1.

Proprietăţile chimice ale galiului şi indiului se aseamănă cu ale aluminiului. Ga(OH)3 este amfoter, In(OH)3 este bazic. Galiul este pasivizat de acidul azotic concentrat; taliul se dizolvă uşor în acidul azotic şi mai greu în acidul sulfuric.

Page 17: CHIMIE ANORGANICA.ppt

GRUPA III-a PRINCIPALĂ Combinaţiile borului

+ +6LiH 8BF3 B2H6 6Li[BF4]3Li[AlH4] + 4BF3 2B2H6 + 3Li[AlF4] + + +2Mg3B2 12H2O B4H10 H2 6Mg(OH)2BnHn+4 : B5H9, B6H10,

B10H14

BnHn+6 : B4H10, B5H11, B9H15+ +B2O3 6HF 2BF3 3H2O -++KF BF3 K [BF4]

tetrafluoroborat de potasiu+BF3 HF H[BF4]

acid fluoroboric (tare)

++BF3 3H2O H3BO3 3HF+ B2O3 3H2O 2H3BO3 ++Na2B4O7 H2SO4 H2B4O7 Na2SO4

+H2B4O7 5H2O 4H3BO3 O

B O

B

OB

O

O

O

-

-

-3-

+ +2B2O3 7C B4C 6CO2800 C0

Combinaţiile aluminiului++3Li[AlH4] AlCl3 4AlH3 3LiCl

oxidul de aluminiu, Al2O3; oxihidroxidul de aluminiu, AlO(OH);hidroxidul de aluminiu, Al(OH)3.

Al3+ + 3OH- Al(OH)3++

+

Al(OH)3 3HCl AlCl3 3H2O

Al(OH)3 NaOH Na[Al(OH)4]Al(OH)3 bayerita ( Al(OH)3) gel amorf hidrargilita ( Al(OH)3)

100 Capa(pH>8)

0

0200 C

AlO(OH) boemita (bauxita) diaspor

Al2O3 -Al2O3 (cubic) corindon -Al2O3 (hexagonal)

< 900 C0

repede încet

420 C0

150 C, încet0

-H2O

1000 C0

t o 100 oC

+AlF3 3NaF Na3[AlF6]

2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O

Al2(SO4)3 + 3Pb(CH3COO)2 2Al(CH3COO)3 + 3PbSO4

+2Al 3R-Cl R3Al2Cl3

++Al 3C2H5OH Al(OC2H5)3 3/2H2

Page 18: CHIMIE ANORGANICA.ppt

Combinaţiile galiuluiSe cunoaşte hidrura de galiu, (GaH3)n, care probabil este un polimer. Dintre combinaţiile galiului (III) enumerăm GaCl3, Ga(OH)3, Ga2S3, Ga2(SO4)318H2O şi Ga2O3, iar pentru galiu (II) GaCl2, GaO.

Combinaţiile indiuluiCele mai stabile combinaţii sunt ale indiului (III), de exemplu: InCl3, In(OH)3, In2O3, In2S3.Combinaţiile în stările (II) şi (I) sunt instabile ceea ce rezultă din reacţiile de oxido-reducere: +

+2InCl2 InCl InCl33InCl 2In InCl3 Combinaţiile taliului

Combinaţiile taliului (I) sunt cele mai stabile: TlNO3, Tl2SO4, TlX (X: Cl, Br, F şi I), Tl2S, TlOH, Tl2O.Combinaţiile taliului (III) se reduc uşor la combinaţiile taliului (I), deci au proprietăţi oxidante: TlCl3, TlBr3,

Tl(OH)3, Tl2O3, TlH(SO4)24H2O.Combinaţiile taliului sunt toxice, de exemplu Tl2(SO4)3 se foloseşte ca otravă pentru şobolani. ÎntrebuinţăriBorul este un element de aliere pentru oţelurile speciale, mărindu-le rezistenţa şi duritatea. În tehnica nucleară este

folosit ca adsorbant pentru neutroni.Aluminiul este folosit pentru cabluri şi aparate electrice, în aluminotermie pentru obţinerea metalelor şi aliajelor. Este

important ca element de aliere (exemplu: duraluminiul). Foiţa de 0,005mm este folosită pentru ambalaje.Galiul, indiul şi taliul sunt importante elemente de aliere. Galiul şi indiul se folosesc pentru oglinzi în locul argintului.

Galiul este utilizat ca agent de transfer de căldură în reactoarele nucleare şi la confecţionarea termometrelor pentru temperaturi înalte. Indiul ca detector de neutroni, ca aliaje şi pentru combinaţii semiconductoare. Taliul este material semiconductor.

Compuşii pentru toate aceste elemente se folosesc drept catalizatori. Importanţa biologică

Borul este un element necesar pentru plante la dezvoltarea lor (algele marine), are rol în fotosinteză şi în formarea florilor; absenţa lui în plante provoacă boli ale acestora. Ajută la accelerarea procesului de nitrificare în sol; absenţa lui în sol este compensată prin îngrăşăminte care conţin bor sub formă de acid boric sau borax. Este prezent şi în organismul animal: corali, spongieri silicioşi.

Atât borul cât şi combinaţiile lui devin toxice prin asimilare îndelungată de către organismul uman. Combinaţii ca: boranii, fluorura de bor, acidul boric, provoacă intoxicaţii acute; de exemplu, 15-20g de H3BO3 provoacă moartea unui om adult (acţionează asupra plămânilor şi sistemului nervos).

Aluminiul se găseşte în sol sub formă greu solubilă şi este larg răspândit în toate organismele, dar nu este un constituent important.Este un element esenţial pentru plantele superioare, unele dintre ele îl acumulează (de exemplu: arborele Orites excelsa conţine în tulpină succinat bazic de aluminiu), iar diatomeele descompun mineralele argiloase.

GRUPA III-a PRINCIPALĂ


Recommended