REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU

7/29/2019 REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU

1/41

REACTII CHIMICE

Sistem- ansamblu constituit din doua sau mai multe elemente intre care

exista anumite relatii si interactii.

Sistemul termodinamic (Sist TD)-format dintr-un corp / ansamblu decorpuri, Intre care exista interaciuni (termice, mecanice etc.).

Starea unuiSist TD- totalitatea proprietatilor masurabile.

Parametrii de stare(V, p, T, X) ai unui sistem termodinamic evolueaza ininterdependenta, conform ecuatiei de stare:

f(V, p, T, X) = 0

CONCEPTUL DE ECHILIBRU


2/41

REACTII CHIMICE

Sistemele aflate In stare de echilibru stabil- indeplinesc urmatoarele conditii:

temperatura =constanta (indiferent de punctele sistemului);

presiunea = constanta (in orice regiune a sistemului);

compozitia =invariabilain timp.

Sistemele aflate in stare de echilibru stabil

- se caracterizeaza prinproprietatile:

Invariantadaca se mentin constante conditiile exterioare

Mobilitate -se revine spontan la starea initiala, cand inceteaza actiuneaexterioara perturbatoare

Caracter dinamic. Reprezinta rezultatul a doua procese care se desfasoaracu viteze egale, dar in sensuri opuse. Aceasta proprietate subliniaza uncaracter dinamic al starii de echilibru si da posibilitatea realizarii echilibruluiin doua sensuri opuse;

entalpia libera a sistemului prezinta valoare minima.


3/41

REACTII CHIMICE

Clasificarea reactiior chimice

Reactii chimice - complete sau ireversibile( )

Ex: - reactia de neutralizare a unui acid tare cu o baza tare;

- reactii de precipitare

HCl + KOH KCl + H2O

H2SO4 +2NaOH Na2SO4 + 2 H2OAgNO3 + NaClAgCl (pp) + NaNO3H2SO4 + Ba(OH)2BaSO4 (pp) + 2 H2O

Reactii chimice - incomplete sau reversibile ()

Ex: disocierea unui acid in apa; esterificarea (deoarece sunt limitate dereacia care decurge in sens invers).

HCl + H2OH3O+ + Cl-

H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4

-

HSO4- + H2OH3O

+ + SO4-2

O astfel de clasificare a reactiilor chimice este arbitrara, daca nu se precizeazaconditiile in care evolueaza procesul (temperatura, presiune, concentratii).


4/41

REACTII CHIMICE

Legea actiunii maselorGuldberg si Waage (1867)raportul dintre concentratiile produsilor de reactie si produsul

concentratiilor reactantilor este o constanta (K) .

Astfel pentru o reactie de tipul:

unde CAi - concentratiile exprimate in moli/litru solutie

1, 2, 1, 2 - coeficientii stoichiometrici

reprezinta concentratiile exprimate in mol L -1 solutie, iar 1, 2, 1, 2 sunt

coeficientii stoichiometrici.


5/41

REACTII CHIMICE

Relatii intre diferitele formulari ale constantelor de echilibru

In functie de modul de exprimare al concentratiilor substantelor careparticipa la reactiile reversibile, constanta de echilibru a unui proces sepoate formula in mai multe moduri.

Fractia molara,xi este un mod de exprimare a concentratiei, independent destarea de agregare a reactantilor si produsilor de reactie.(KXi)

Pentru reactiile desfasurate in faza gazoasa, cea mai potrivita modalitate deexprimare a concentratiei este presiunea partiala, definindu-se astfel

constante de echilibru Kp.

In cazul reactiilor in solutii, variabila de concentratie este concentratiavolumetrica, iar constanta de echilibru este Kc.


6/41

REACTII CHIMICE


7/41

REACTII CHIMICE Echilibre in solutii de electroliti

Echilibre ionice

Legea echilibrului chimiceste o lege generala a reactiilor chimice care seaplica si proceselor care au loc in solutii de electroliti.

Electrolitiireprezinta sisteme chimice care conduc curentulelectric in

solutie apoasa (sau topitura) de aceea sunt denumiti si conductoriionici(grupari de atomi cu sarcina electrica, mobili in soluite apoasa deelectroliti, datorita interactiunii lor cu moleculele polare ale solventului).

Mecanismul formarii ionilor consta in:

- disocierea substantelor ionice prin interactiuni ion-dipol - ionizarea

prin interactiuni dipol-dipol.

Formarea ionilor la dizolvarea electrolitilor in apa, sau prin topire areloc in proportie mai mare sau mai mica, ce depinde de natura,concentratia si temperatura electrolitului.


8/41

REACTII CHIMICE

Clasificarea electrolitilor

Functie de mecanismul formarii ionilor

electroliti reali - substante cristaline cu retea ionica

(saruri, bazele tari), care la dizolvare, prin interactiuni cumoleculele polare ale apei isi distrug edificiul cristalin siionii din retea devin mobili (electrolitii reali in stare topitaconduc curent electric);

electrolitipotentiali-substante cu legaturi covalente intre

atomi; in cazul acestora, formarea ionilor este rezultatulunor interactiuni cu moleculele polare ale apei, datoritapolarizarii legaturii OH, urmata de desprindereahidrogenului sub forma de proton (H+) respectiv ionhidroniu (H3O

+): (ex. ionizarea HCl, CH3COOH etc.).


9/41

REACTII CHIMICE functie de masura disocierii, exprimandu-se prin gradul de disociere

(ionizare),

Functie de :

electroliti tari, cu > 0,5;

saruri solubile in apa;hidroxizi ai metalelor solubili in apa (KOH, NaOH, Ca(OH)2,

acizi in soluie apoasa (HCl, HBr, HClO4, H2SO4, HNO3);

electroliti slabi,cu < 0,005;

acizi anorganici: H2

S, H2

CO3

, H3

BO3

;

acizi organici: CH3COOH, C6H5 -COOH;

baze slabe:NH3; amine.


10/41

REACTII CHIMICE

Electroliti Tari /slabi

Nonelectroliti


11/41

REACTII CHIMICE Ionizarea (disocierea) electrolitilor slabi este un proces reversibil;

la echilibru, concentratiile moleculare si ionice se mentin constante si

se poate aplica legea actiunii maselor.

Echilibrul de ionizare a unui electrolit slab este deplasat in sensul

formarii de molecule nedisociate


12/41

REACTII CHIMICE


13/41

REACTII CHIMICE

REACTII IONICE

Reactiile chimice dintre ioni in solutii de electroliti

Toate reactiile chimice in sisteme omogene pot fi considerate ca echilibredinamice de schimb a unei particule caracteristice, intre un donor D si unacceptorA:

Donor Acceptor +

unde particula schimbata poate fi unproton, electron, ion sau molecula.

Corespunzator, acest echilibru reprezinta:

- un schimb de protoni (echlibru acid-baza);

- un schimb de electroni (echilibru redox).

Echilibrul general esteposibilnumai pentru doua cupluri donor/acceptor:

Donor1 + Acceptor2 Acceptor1 + Donor2

In cazul echilibrelor in sisteme eterogene, in majoritatea cazurilor, una din faze este cea apoasa,iar cea de a doua este formata fie dintr-un compus solid insolubil in apa, fie dintr-un compuslichid, nemiscibil cu apa. Una din speciile chimice prezente in sistem se poate repartiza intre

cele doua faze ale sistemului, pe baza unui echilibru de repartitie.


14/41

REACTII CHIMICE

Intre echilibrul din faza apoasa la care participa o specie si echilibrul de

repartitie intre faze al speciei considerate se stabileste o competitivitate,

deci o influenta reciproca.

Echilibrele ionice (la care se aplica legea echilibrului chimic) apar in

urmatoareletipuri reprezentative de reactii:

Reactii cu schimb de protoni sau echilibre acid-baza

Reactii cu schimb de electroni sau echilibre redox

Reactii cu formare de produsi insolubili sau echilibre de precipitare

Reactii cu formare de complecsi sau echilibre de complecsi


15/41

REACTII CHIMICEEchilibre in sisteme omogene lichide

Echilibre acid baza

Conceptul acid-baza ocupa un loc de o importanta deosebita inevolutia chimiei, contribuind la elucidarea si interpretarea numeroaselordate experimentale privind interactiile chimice. Pana in prezent, acestconcept a cunoscut o evolutie continua, facand obiectul a numeroaseteorii.

Concepte

acid-baza


16/41

REACTII CHIMICEEchilibre acid baza

Produsul ionic al apeipH si pOH

Conductibilitatea electrica a apei pure nu poate fi pusa in evidenta cuajutorul dispozitivelor uzuale. Purtatorii de sarcina electrica sunt in acest cazioniihidroniusihidroxil rezultati prin procesul de ionizare corespunzatorechilibrului:


17/41

REACTII CHIMICE


18/41

REACTII CHIMICE

In apa pura

[H3O+]2 = [OH-]2 =10-14; mol/ L

[H3O+] = [OH-] = 10-7mol/ L

Caracterul acid sau bazic al unei solutii este

dat de concentratia in ioni de hidrogen(hidroniu) si se exprima in numere de tipul10-p. Intrucat aceasta exprimare este dificila,s-a introdus notiunea depH.

Expresia matematica:

pH = - lg [H3O+] = - lg[H+]

In mod analog pOH - marime care indicaconcentratia in ioni hidroxil; se exprima prinlogaritmul cu semn schimbat al [OH-]

pOH= - lg [HO-]

Caracterul acid / bazical unei solutii

pH = 0 -7 caracter acid

pH =7 solutie neutra

pH = 7 - 14 caracter bazic; solutie cu

unpH +pOH = 14, sau pH = 14 -pOH


19/41

pH


20/41

REACTII CHIMICE

Echilibrul de ionizarea unuiacid slab (AH) se exprima prin reactia:

AH + H2O A- + H3O

+

Ki= [A-] [H3O

+]/[AH] [H2O]

[H2O] = constant, deoarece apa este in cantitate mult mai mare decat acidul, si

poate fi inclusa in Ki, care devine Kaconstanta de aciditate.Ka=Ki[H2O]=[A

-][H3O+]/[AH]

Acizii slabi polibazici ionizeaza in trepte, deci se poate aplica legea echilibruluichimic pentru fiecare treapta de ionizare

Echilibrul de ionizare - baze slabe

RNH2 RNH3+ + HO-

unde R este un radical de hidrocarbura sau H, iar: Kb constanta de bazicitate

Kb=Ki[H2O]


21/41

REACTII CHIMICE

Taria acizilor

Reactii acid baza

Acizi polibazici


22/41

REACTII CHIMICE Solutiile tamponpHAmestecuri de acizi si bazele lor conjugate, (in anumite proportii) cu proprietatea de a-si

modifica foarte putinpH-ul la adaugarea unor cantitati reduse de acid / baza.

Actiunea tampon este determinata de faptul ca solutia contine un acid si o baza apartinandaceleiasi perechi acid-baza conjugata, care potneutraliza baza, respectiv acidul adaugat.

Exemple de solutii tampon: acid acetic-acetat de sodiu; acid oxalic-oxalat de sodiu, amoniac-clorura de amoniu, glicina etc.

Capacitate de tamponare - numarul de moli de H+ (sau OH-) care trebuie introdusi intr-un litrude solutie tampon pentru a modifica pH-ul acesteia cu o unitate.

Aplicatiiimportante in cele mai variate domenii:

- chimia analitica desfasurarea anumitor reactii care necesita o anumita valoare a pH-ului

- in biochimie si medicina umana : cele mai importante sisteme tampon care functioneaza in

organism sunt: 1) sistemul fosfatilor; 2) sistemul acid carbonic / bicarbonat;3) sistemul proteinelor 4) sistemul hemoglobinei

sange pH=7.35-7.45; muschi pH=6.9, ficat pH=6.1, suc gastric pH=1.2-3.0, saliva pH=6.35-6.85

- in industria alimentara ex: bauturi racoritoare carbogazoase


23/41

REACTII CHIMICE

Solutiile tamponpH in organismul uman


24/41

REACTII CHIMICE


25/41

REACTII CHIMICE

Reactiile care decurg cu transfer de electroni (particula de schimb este e-) senumesc reactii redox.

Oxidare - procesul prin care o specie cedeaza electroni.

-Specia care se oxideaza = agent Reducator (Red)

Reducere procesul prin care se accepta electroni.

-Specia care se reduce = agent Oxidant (Ox)

Transferul de electroni se produce de la reducator la oxidant:

- cele doua specii opuse formeaza un cuplu redoxde reactii; astfel incat fiecaruioxidantsau reducator ii corespunde forma sa conjugata.

Procesul de oxido-reducere este unitar.

Bilantul de electroni:

numarul e- cedati de Red= numarul e- acceptati de Ox

Echilibrul redox care se stabileste intre doua cupluri (1si 2) oxidant (Ox)- reducator(Red), conjugate, poate fi reprezentat astfel:

Echilibreredox


26/41

REACTII CHIMICE

Echilibre

redox

REACTII CHIMICE


27/41

REACTII CHIMICE

Obtinerea: MgO PBr3 KMnO4 ZnCl2

Reactii cu schimb de electroni


28/41


REACTII CHIMICE

Numere de oxidare NO


29/41

REACTII CHIMICE

Numere de oxidare NO



30/41

REACTII CHIMICE



31/41

REACTII CHIMICE

S + O2 SO2


K2Cr2O7 + 14 HCl 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2

Galben intens Verde


32/41

REACTII CHIMICEEchilibre de

complexare


33/41

REACTII CHIMICE

Echilibre de

complexare


34/41

REACTII CHIMICE

Stabilitatea combinatiilor complexe


35/41

REACTII CHIMICE Stabilitatea combinatiilor complexe


36/41

REACTII CHIMICE


37/41

REACTII CHIMICE

Echilibre in

sisteme

eterogene


38/41

REACTII CHIMICE

Echilibre in

sisteme

eterogene


39/41

Echilibre de

precipitare

REACTII CHIMICE


40/41

REACTII CHIMICEEchilibre de

precipitare


41/41

Solubilitate vs insolubilitateLi+, Na+, K+,Rb +, Cs + ,NH4

+

Cl-, Br-, I-(exceptie Ag+)

NO3- , ClO4

- , CH3COO- ,

SO42-(exceptie Ba2+, Hg2

2+, Pb2+)

Un compus care nu

contine niciunul dintre

acesti ioni, este foarte

probabil insolubil

Date post:	04-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	condecuse
View:	341 times
Download:	2 times

REACTII CHIMICE - CONCEPTUL DE ECHILIBRU

Documents