Leonard Victor Lache
clasa a
IX-a C
Legaturi chimice
-referat-
Prin transformari chimice,atomii au posibilitatea de a ajunge
intr-o stare de energie minima.In reactiile chimice,intre atomi se
stabilesc anumite forte,numite legaturi
chimice.Acestea se clasifica in: ionice,covalente si metalice.
*exemple
de substante cu legaturi ionice : clorura de sodiu,oxidul de
calciu,clorura de magneziu.
*exemple
de substante cu legaturi covalente : sulf,brom, zahar.
*exemple
de substante cu legaturi metalice : aur, zinc,cupru.
*Regula
octetului
Care este originea si natura
fortelor ce se manifesta in substante? Primul raspuns la
aceasta intrebare a fost dat de teoria electronica a
legaturii chimice,
elaborata de catre G.N.Lewis si W.Kossel,in 1916.Conform
acestei teorii,legaturile chimice se realizeaza cu participarea
electronilor din invelisul exterior al atomilor, numiti electroni de valenta.
Cauza
formarii legaturilor chimice o constituie tendinta generala
a atomilor de a ajunge intr-o stare de energie minima prin realizarea unei
structuri electronice stabile pe
ultimul strat,corespunzatoare gazului inert cel mai apropiat in tabelul
periodic.Gazele inerte au configuratie de octet pe stratul exterior
(exceptie face heliul,care are configuratie de dublet), care le
confera inertie chimica.
De aici a rezultat regula octetului,care prevede ca atomii
tind sa isi realizeze o configuratie de maximum 8 electroni a
ultimului strat (regula riguros valabila doar pentru elementele din
perioada a 2-a).Atomii pot ajunge la configuratii electronice stabile prin
cedare,acceptare sau punere in comun de electroni in reactii cu alti
atomi cand se formeaza legaturi chimice.
*LEGATURA
IONICA
Legatura
ionica se realizeaza pe baza transferului de electroni de
la atomii elementului cu caracter chimic metalic la atomii elementului cu
caracter chimic ne- metalic si a interactiei electrostatice intre
ionii formati.Taria legaturii ionice este data de punctul
de topire al substantei ionice.
Temperatura la care un corp trece din stare solida in stare
lichida se numeste punct de
topire (p.t.).
Elementele carbon (C) si wolfram (W) au cele mai ridicate puncte
de topire, pe cand elementele din grupa I au puncte de topire scazute.Cele
mai scazute puncte de topire le au gazele rare.
Valoarea punctului de topire este determinata de interactia
care se stabileste intre nucleul unui atom si invelisul
electronic al altui atom vecin.
Aranjamentele de atomi sau de ioni,care
asigura starea solida,sunt stabile, greu de distrus;va fi
necesara o energie mare pentru a se topi.Aceste elemente au,in general,
puncte de topire ridicate.
*Compusi
ionici
Ecuatia de formare a unui ion este:
n+ -
METAL METAL + ne.
n- -
NEMETAL NEMETAL - ne.
Compusii ionici
sunt formati din ioni de semn contrar continuti in rapoar-
te
de numere intregi,astfel ca suma sarcinilor electrice ale ionilor sa fie
egala cu 0, pentru a asigura electroneutralitatea compusului.
Regula pentru determinarea
formulei unui compus ionic este :
b+ b-
Numarul
sarcinilor (+)=Numarul sarcinilor (-),astfel ca,pentru un compus X a Yb, numarul de ioni (+)
x sarcina electrica a ionului (+) = numarul
de ioni (-) x sarcina electrica a ionului (-)
sau a(+b) + b(-a) = 0.
Formula compusilor
ionici indica natura ionilor si raportul in care ionii de semn
contrar se gasesc in retea;ea nu corespunde unei molecule.
Ecuatia de formare a unui compus ionic este:
n+ n-
METAL +
NEMETAL METAL NEMETAL
transfer de electroni
exemplu : 2Na + Cl 2 2NaCl (clorura de sodiu)
Clorura de sodiu este un
compus ionic cunoscut sub denumirea de sare de bucatarie.Ea se
obtine din apa marii,prin procesul de evaporare, de aceea se
numeste si sare marina.Cantitati mari de clorura
de sodiu se exploateaza prin extragerea din saline sub forma de sare
gema ;este larg utilizata in industria chimica.
Clorura de sodiu este o substanta
alba,solida,cristalizata,foarte solubila in apa.Are
punctul de topire ridicat (+801 grade Celsius).
+ -
Formarea ionilor de Na si
Cl are loc prin transferul unui electron
de la atomul cu caracter chimic metalic,sodiul,la atomul cu caracter chimic
nemetalic,clo-
rul,format prin disocierea moleculei de
clor.Sodiul este un metal din grupa I A si are un electron de
valenta,pe care il poate ceda si formeaza configuratia
stabila a gazului inert neon.Clorul,nemetal din grupa VII A,are 7
electroni de valenta si poate ajunge la configuratia
stabila de octet prin acceptarea unui electron,cel transferat de la
ato-mul de sodiu.
In majoritatea oxizilor metalici se formeaza legaturi ionice
prin transferul electronilor de valenta de la atomii de metal la atomii
de oxigen:
transfer 2+ 2- interactie 2+ 2-
Ca + O Ca +
O
Ca O
de electroni electrostatica
In
hidroxizi,forta de atractie electrostatica se manifesta intre ionii metalu-
lui si ionii hidroxid:
transfer + interactie + -
Na + O
H Na + O
H Na O H
de electroni
electrostatica
Legaturi
ionice se realizeaza in saruri,in oxizi bazici si in majoritatea
hidroxizilor.
*Stabilitatea compusilor ionici
In reactia magneziului cu oxigenul (de
exemplu),fiecare atom tinde sa-si realizeze configuratia gazului
inert cel mai apropiat:
-atomul de magneziu cedeaza cei doi electroni
de pe stratul de valenta si formeaza ionul pozitiv:
2+
2+
Mg –
2e Mg ,
Mg ,[Ne]
2 2 6
2 2 2
6
2 2 6
1s
2s 2p 3s 1s 2s 2p 1s 2s 2p
atom ion
-atomul de oxigen accepta cei doi electroni
cedati de atomul de magneziu si formea-
za ionul negativ:
2-
2-
O
+2e O , O
,[Ne]
2 2 4 2 2
6
2 2 6
1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p
atom ion
2+ 2-
Ionii formati de Mg si
O au configuratia gazului
inert,neon.Acesti ioni de semne opuse se atrag prin forte
electrostatice si formeaza compusul ionic,MgO.
Oxidul de magneziu este un compus ionic stabil,desi energiile
necesare formarii ionilor mai sus mentionati sunt mari.La
formarea cristalului ionic se degaja o cantitate de energie suficient de
mare,care compenseaza energia consumata la io-
nizare.
*Retele ionice
In starea solida,compusii ionici
formeaza retele ionice.
Caracteristic pentru retelele ionice
este faptul ca ionii pozitivi alterneaza cu ionii negativi,ocupand
pozitii bine determinate si intre ioni se exercita forte de
atractie electrostatice.
Unul dintre cei mai cunoscuti compusi ionici,clorura de
sodiu,cristalizea-
za in reteaua cubica.Retele
de acelasi tip cu NaCl mai formeaza : NaF,KBr,NaI, MgO,AgF,AgCl,CaS.
+ -
Ionii de Na si Cl
ocupa alternativ pozitii bine precizate in reteaua de
+
NaCl;astfel,fiecare
ion de Na interactioneaza
electrostatic cu un numar de 6 ioni
-
-
Cl
,situati in imediata apropiere.In mod similar,fiecare ion de Cl este inconjurat de
+
6
ioni de Na .Numarul ionilor de semn contrar,situati in imediata
vecinatate,cu care se inconjoara un ion,reprezinta numarul
de coordinare,N.C..
Raportul dintre numarul
ionilor cu sarcini de semn contrar este de 1:1,asa ca,in
ansamblu,cristalul de NaCl este neutru din punct de vedere electric.
In interiorul cristalului nu
exista molecule ca in cazul compusilor cova-
lenti,deoarece
legatura ionica nu este orientata in spatiu;fortele
de atractie electro-
statica
actioneaza in toate directiile si se formeaza un macroagregat
ionic.
*Proprietati
ale substantelor ionice
1).STAREA
DE AGREGARE
-In
conditii normale de temperatura,substantele ionice sunt solide,cristalizate.
Punctele
de topire si de fierbere ale compusilor ionici au valori
mari,deoarece lega-
tura
ionica este o legatura puternica.
-Dimensiunile
ionilor au un rol important in determinarea structurii si
stabilitatii cristalului ionic.Punctele de topire ale compusilor
ionici sunt cu atat mai mari cu cat raza ionilor este mai mica:
*NaF (992),NaCl
(801),NaBr (740).
-Stabilitatea
cristalului ionic este influentata si de marimea sarcinii
ionilor.Astfel, punctul de topire creste cu sarcina ionului pozitiv:
*NaF (992),MgF2 (1260),AlF3 (1290).
2).REZISTENTA MECANICA
-Cristalele ionice se sfarama sub
actiunea unei forte mecanice.
3).SOLUBILITATEA
-Majoritatea compusilor ionici sunt solubili
in solventi polari,asa cum este apa.
4).CONDUCTIBILITATEA ELECTRICA
-Cristalele ionice nu conduc curentul electric in
stare solida,deoarece ionii ocupa po-
zitii fixe in reteaua cristalina.Ionii
sunt mentinuti in aceste pozitii datorita
legaturii
ionice
puternice.
-In stare lichida sau in solutie,ionii
devin mobili;sub actiunea unei diferente de po-
tential,ionii se pot deplasa spre
electrozi,facand posibila trecerea curentului electric.
Substantele care permit trecerea curentului electric prin solutie sau
topitura poarta numele de electroliti.
*ELECTROLIZA CLORURII DE SODIU TOPITE
Topitura de NaCl conduce curentul electric,deoarece este formata
din ioni
+ -
mobili de Na si Cl :
topire + -
NaCl Na + Cl
La trecerea curentului electric prin
topitura,ionii se deplaseaza spre elec-
trozii de semn opus sarcinii lor:
+
-ionii pozitivi de Na sunt atrasi de electrodul legat la polul
negativ al sursei,catod; ionii pozitivi se numesc cationi;
-
-ionii negativi de Cl sunt atrasi de electrodul legat la polul
pozitiv al sursei,anod;
ionii negativi se numesc anioni.
La electrozi,au loc reactii primare:
+
-la catod,unde se gaseste surplus
de electroni,ionii de Na accepta
electroni si for-
meaza atomi de sodiu:
+ - 0
(-) Na +
1e Na
-
-la anod,exista un deficit de
electroni,iar ionii de Cl cedeaza
electroni si formeaza atomi de clor.
- - 0
(+) Cl
-1e Cl
Atomii de clor sunt instabili si se unesc in molecule de
clor,in cadrul unei reactii se-
cundare:
2Cl Cl2
Ecuatia reactiei totale este:
electroliza
2NaCl
2Na + Cl2
ELECTROLIZA este ansamblul proceselor care au loc la trecerea
cu-
rentului electric continuu prin topitura sau
solutia unui electrolit si consta in dirija-
rea ionilor si neutralizarea sarcinilor
acestora la electrozi.
IDENTIFICAREA IONILOR
(LUCRARE DE
LABORATOR)
A.Identificarea CATIONILOR
2+
+
Experienta nr.1 Mg
+ 2NaOH Mg(OH)2 + 2Na
B.Identificarea ANIONILOR
Experienta nr.2-identificarea
ionului halogenura
KBr + AgNO3 KNO3 + AgBr
*Observatii: se formeaza un precipitat
de culoare alb-galbuie,care se depune.
KI + AgNO3 KNO3 + AgI
*Observatii: se formeza un precipitat de
culoare galbena,care se depune.
Experienta nr.3-identificarea
ionului sulfat
NiSO4 + BaCl2
NiCl2 + BaSO4
*Observatii:se formeaza o
substanta de culoare alb-murdar,care se
depune.
