CURS 6.pdf

Caracterizarea general a elementelor din grupele principale

ale sistemului periodic

Grupa Ia a sistemului periodic (metale alcaline)

Elementele din grupa metalelor alcaline sunt prezentate n tabel.

Element Simbol Numr atomic

nveliul de electroni

Numr de oxidare

Litiu Li 3 He 2s1 +1

Sodiu Na 11 Ne 3s1 +1

Potasiu K 19 Ar 4s1 +1

Rubidiu Rb 37 Kr 5s1 +1

Cesiu Cs 55 Xe 6s1 +1

Franciu Fr 87 Rn 7s1 +1

Metalele alcaline sunt componente importante ale silicailor naturali, insolubili. Prin degradarea acestora, metalele alcaline trec sub form de sruri solubile n ap.

Spodumen Halit Silvina Silvinita

Ionii de potasiu rmn n cea mai mare parte adsorbii de componentele coloidale ale solului, unde joac un rol extrem de important pentru viaa solului.

Sodiul este adsorbit mai slab de sol, trece n apele rurilor i se acumuleaz n mri i oceane. Aa se explic faptul c apa de mare conine ioni de sodiu n proporie mult mai mare dect ioni de potasiu (n raport de 30:1).

Se obin n general prin electroliza topiturilor clorurilor lor.

Cesiu Rubidiu

Proprieti fizice

Metalele alcaline au consisten moale, pot fi tiate cu cuitul. n tietur proaspt au luciu alb-argintiu, care dispare dup scurt vreme din cauza oxidrii.

Densitatea este variabil, crescnd cu numrul atomic; sodiul i potasiul plutesc pe ap, iar litiul pe petrol.

Se dizolv n amoniac lichid formnd soluii de culoare albastr.

Reacii chimice Observaii

2 M + X2 2 MX X2 halogeni (Cl2, Br2, I2)

4 Li + O2 2 Li2O

2 Na + O2 Na2O2 Exces de oxigen

12 M + P4 4 M3P Formeaz fosfuri

2 M + H2 2 MH Hidruri ionice (:H-)

2 M + 2 H2O 2 MOH + H2

M + 2 H+ 2 M+ + H2 Reacia cu acizii este foarte violent

M + ROH RO-M+ + H2 ROH alcool; RO-M+ - alcoxizi

Proprieti chimice

Formeaz hidruri, halogenuri, diferii oxizi, hidroxizi i combinaii complexe.

Din cauza marii reactiviti, metalele alcaline se pstreaz n vase complet nchise, sub un strat de petrol cu ale crui componente nu se combin.

Importan

Sodiul i potasiul sunt elemente indispensabile organismelor vii;

sodiul este necesar animalelor i potasiul plantelor. Sodiul este

asimilat de plante numai atunci cnd se afl n exces n mediul

nconjurtor, cum este cazul la plantele marine.

Litiul joac un rol important n creierul uman; carbonatul de litiu

se folosete n tratamentul strilor maniaco-depresive.

Ionul K+ joac un rol foarte important n fiziologia vegetal. Este

indispensabil n dezvoltarea normal a plantelor. Se aplic n sol sub

form de sruri de potasiu ca ngrminte chimice, alturi de

combinaiile cu azot i fosfor.

Srurile de sodiu sunt folosite n industria fabricrii produselor

cloro-sodice.



Stare de oxidare

Beriliu Be 4 He 2s2 +2

Magneziu Mg 12 Ne 3s2 +2

Calciu Ca 20 Ar 4s2 +2

Stroniu Sr 38 Kr 5s2 +2

Bariu Ba 56 Xe 6s2 +2

Radiu Ra 88 Rn 7s2 +2

Grupa IIa ( metale alcalino pmntoase )

Elementele din aceast grup sunt electropozitive. Combinaiile lor, cu excepia celor ale beriliului, au caracter ionic; beriliul nu formeaz ioni Be2+. Combinaiile beriliului, chiar cu cele mai electronegative elemente, BeO i BeF2, sunt covalente.

Se obin prin electroliza topiturilor sau a unor soluii apoase.

Beril Fenacit

Dolomit Magnezit

Carnalit

Marmura

Fluorina

Celestina Strontianit

Baritina Pehblenda

Proprieti fizice

Elementele din grupa IIa sunt metale cenuii, cu excepia magneziului care este alb-argintiu.

Din cauza razei mici, beriliul este un metal dur (duritate 6-7, zgrie sticla)

iar celelalte au duritate mic. Densitatea lor este mai mare ca a apei, crescnd cu creterea numrului

atomic.

Proprieti chimice

Reacii chimice Observaii M + X2 MX2 X2 halogeni (Cl2, Br2, I2) M + O2 2 MO Ba formeaz BaO2 M + S MS sulfuri

3 M + N2 M3N2 azoturi, la temperaturi ridicate

6 M + P4 2 M3P2 fosfuri, la temperaturi ridicate

M + H2 MH2 M = Ca, Sr, Ba la temperaturi

ridicate, Mg i la presiuni mari M + H2O M(OH)2 + H2 M = Ca, Sr, Ba

M + H+ M2+ + H2 Reacia cu acizi

Ba + 2 OH- + 2 H2OBa(OH)42-+ H2

Ba formeaz barilai cu baze tari concentrate

Ionii metalelor alcalino-pmntoase formeaz compleci chelatici cu diferii compui.

Ca exemplu, complexul cu acidul etilen-diamino-tetraacetic (M=Ca2+, Mg2+ etc.)

Aceast proprietate este folosit pentru ndeprtarea ionilor de Ca i Mg din apele dure.

Importan Beriliul - construirea de reactoare nucleare, absoarbe foarte puin radiaiile X;

Magneziul aliaje; - funcionarea unor enzime (carboxilaza); - rol foarte important n viaa plantelor (n compoziia clorofilei);

Calciul - n constituia scheletului animalelor, sub influena vitaminei D; - ionii de calciu au un rol important n coagularea sngelui i rspunsul

muscular;

- calciul este indispensabil pentru aciunea fiziologic a unor enzime.

Element Simbol Numr

atomic

nveliul de

electroni

Stare de

oxidare

Bor B 5 He 2s2p1 +3

Aluminiu Al 13 Ne 3s2p1 +3

Galiu Ga 31 Ar 3d104s2p1 +2, +3

Indiu In 49 Kr 4d105s2p1 +1, +2, +3

Taliu Tl 81 Xe 4f145d106s2p1 +1, +3

Grupa IIIa a sistemului periodic

Borul se deosebete de restul elementelor din grup. Are caracter nemetalic, asemntor cu siliciul i carbonul. Celelalte elemente din grupa IIIa sunt metale ale cror proprieti fizice i chimice se aseamn.

Hidroxizii au caracter amfoter, bazicitatea lor crescnd de la Al(OH)3

pn la Tl(OH)3, care este o baz foarte tare. Hidroxidul de bor este de fapt oxiacid - H3BO3 (acid ortoboric), HBO2 (acid metaboric).


2 M + 3 X2 2 MX3 X2 halogeni; Tl cu iodul TlI3

4 M + 3 O2 2 M2O3 Temperaturi mari; Tl formeaz Tl2O

2 M + 3 S M2S3 Temperaturi mari; Tl formeaz Tl2S

2 M + N2 2 MN M = numai Al

2 M + 6 H+ 2 M3+ + 3 H2 M= Al, Ga, In; Tl Tl+

2M+2OH-+6H2O2M(OH)4-+3H2 M = Al, Ga

Proprieti chimice

Importan practic prezint aluminiul, mai ales ca metal. Este mult folosit n industria aeronautic, fiind uor i neprezentnd fenomenul de

coroziune.



Stare de

oxidare

Carbon C 6 He 2s2p2 -4, +4

Siliciu Si 14 Ne 3s2p2 -4, +4

Germaniu Ge 32 Ar 3d104s2p2 -4, +2, +4

Staniu Sn 50 Kr 4d105s2p2 -4, +2, +4

Plumb Pb 82 Xe 4f145d106s2p2 -4, +2, +4

Grupa IVa a sistemului periodic

Carbonul se deosebete prin comportarea sa de restul elementelor din grup. El este un nemetal tipic, iar staniul i plumbul sunt metale bine caracterizate (au proprieti de semiconductori).

Carbonul hibridizeaz, la fel i siliciul. Combinaiile carbonului cu hidrogenul (hidrocarburile) sunt foarte importante.

Carbonul are proprietatea unic de a forma catene, prin legarea covalent de ali atomi de carbon. O oarecare tendin de catenare se observ i la alte elemente cum ar fi sulful, azotul, siliciul i borul.

Carbonul este singurul element din grupa IVa capabil de a hibridiza sp2 i sp,

formnd legturi duble () i triple (2). Elementele din aceast grup prezint forme alotropice.

C - diamant structur cubic, hibridizare sp3, duritate 10 (scara Mohs),

cristale incolore, roii, albastre, verzi i galbene; nu conduce curentul electric;

- grafit foarte rar n stare pur (uneori impuritile depesc 50%), mas solid, neagr, prezint fenomen de clivaj (desprindere n foie subiri); are structur hexagonal, hibridizare sp2 ; duritatea pe o direcie perpendicular pe straturi = 6,5 iar pe direcia straturilor = 0,5 ; are o bun conductibilitate electric.


M + 2 X2 MX4 X2 halogeni; Pb formeaz PbX2

M + O2 MO2 Ge i Sn la temperaturi mari; Pb formeaz PbO sau Pb3O4

C + O2 CO2 ;

CO2 + H2O H2CO3

M + 2 H+ M2+ + H2 M = Sn i Pb (reacia cu acizii)

Proprieti chimice



Stare de oxidare

Azot N 7 He 2s2p3 -3, +1,+2,+3,+4,+5

Fosfor P 15 Ne 3s2p3 -3, +3, +5

Arsen As 33 Ar 3d104s2p3 -3, +3, +5

Stibiu Sb 51 Kr 4d105s2p3 -3, +3, +5

Bismut Bi 83 Xe 4f145d106s2p3 -3, +3, +5

Grupa Va a sistemului periodic

Azotul exist n condiii normale (250C i 1 atm) sub form de molecule diatomice N2 iar bismutul este un metal tipic. Celelalte trei elemente din grup apar n mai multe forme alotropice.

Elementul cel mai electronegativ din grup este azotul. Numai fa de fluor i oxigen este pozitiv; este singurul element din aceast grup capabil de a forma legturi de tip cu elemente din perioada 2 i anume cu oxigenul, carbonul i cu el nsui.

Fosfor alb Fosfor rosu

Apatita Fosforita

Realgar Auripigmentin

Smaltina

Stare de oxidare Compus Formul

-3 Amoniac :NH3

-2 Hidrazin H2N NH2

-1 Hidroxilamin NH2 - OH

0 Azot molecular N2

+1 Oxid de azot N2O

+2 Monoxid de azot NO

+3 Trioxid de azot N2O3

+4 Dioxid de azot NO2

+5 Pentaoxid de azot N2O5

Azotul

Proprieti chimice ale azotului i compuilor lui

Reacii ale azotului


N2 + 6 Li 2 Li3N N3- se formeaz cu metalele active

N2 + 3 Mg Mg3N2

N2 + 3 H2 2 NH3 p = 200-600 atm, t = 400-6000C

N2 + O2 2 NO Reacie endoterm

Reacii ale compuilor cu azot

Reacii chimice Observaii NH3 + H

+ NH4+ Baza NH3 n reacie cu un acid

NH3 + LiCH3 LiNH2 + CH4 LiNH2 amidur de litiu

NH4+ + HO- NH3 + H2O

4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O

NH4NO3 N2 + 2 H2O + O2

NH4NO3 N2O + 2 H2O Reacie cu explozie

2NH3+ 3 CuO N2 + 3Cu + 3H2O

3Cu+8HNO32NO+3Cu(NO3)2+4H2O

2 NO + O2 2 NO2

NO + NO2 N2O3

2 NO2 N2O4

2 NO2 + H2O HNO3 + HNO2

3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO

N2O5 + H2O 2 HNO3

4 HNO3 + P4O10 2 N2O5 + 4 HPO3

S+ 6 HNO3 H2SO4+ 6 NO2+ 2 H2O

C+ 4 HNO3 CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

Importana azotului i a compuilor si

Azotul este un constituent esenial al organismelor vii; el este

prezent n aminoacizi, peptide, proteine i ali compui cu rol metabolic.

Este indispensabil plantelor, care l asimileaz sub form de azot

molecular, amoniacal i nitric, n biosinteza aminoacizilor i apoi a

proteinelor. Necesarul de azot pentru plante se aplic sub form de

ngrminte chimice cu azot.

Acidul azotic servete la prepararea ngrmintelor, a diferitelor

substane organice i n industria explozivilor.

Reacii chimice Observaii Reacii ale fosforului, P4

P4 + 12 Na 4 Na3P Metalele active reduc P4 la P3-

P4 + 6 Mg 2 Mg3P2

P4 + 3 O2 P4O6 p = 200-600 atm, t = 400-6000C

P4 + 5 O2 P4O10 Reacie endoterm P4 + 6 X2 4 PX3 X = F2, Cl2, Br2, I2

P4 + 10 X2 4 PX5 X = F2, Cl2, Br2, I2

Reacii ale compuilor cu fosfor

P3- + 3 H+ PH3 Hidrogen fosforat

PX3 + 3 H2O H3PO3 + 3 HX H3PO3 - acid fosforos; X-halogen

PX5 + H2O POX3 + 2 HX POX3 oxihalogenur de fosfor

PX5 + 4 H2O H3PO4 + 5 HX

P4O6 + 6 H2O 4 H3PO3

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4 Reacie cu explozie

H3PO4 + HO-H2PO4

- , HPO42-, PO4

3- Se formeaz fosfai

2 H3PO4 H4P2O7 + H2O H4P2O7 acid pirofosforic

H3PO4 HPO3 + H2O HPO3 acid metafosforic n MH2PO4 (MPO3)n + n H2O MH2PO4 fosfat primar

2 M2HPO4 M4P2O7 + H2O M2HPO4 fosfat secundar

Proprieti chimice mai importante ale fosforului i compuilor lui

Fosforul

Importana fiziologic a compuilor fosforului

Fosforul alb (una din strile alotropice) i compuii n stare inferioar

de oxidare sunt otrvuri puternice pentru organismul animal.

Acidul fosforic, sub forma ionilor si sau a unor derivai organici

(esteri) nu este toxic ci dimpotriv, este indispensabil vieii, fiind o

component nelipsit a oricrei celule animale sau vegetale.

Fosfaii intr n constituia oaselor i dinilor, iar sngele conine un

amestec tampon compus din fosfat monosodic i fosfat disodic.

Fosforul necesar plantelor provine i din ngrmintele cu fosfor ce

se aplic solului. Aceste ngrminte se fabric sub denumirea tehnic

de superfosfai, obinui prin tratarea fosforitelor, apatitelor cu acid

sulfuric (fosfatul primar de calciu, Ca(H2PO4)2, este cel mai solubil).

CURS 6.pdf

Documents