Chimia Mediului

CAPITOLUL 1

Noţiuni introductive

1.1 Obiectul chimiei

Chimia este o ştiinţă fundamentală a naturii, este ştiinţa transformărilor calitative şi cantitative ale materiei. Se ocupă cu studiul substanţelor atât la nivel microscopic cât şi macroscopic.

Chimia ca ştiinţă experimentală foloseşte metode ştiinţifice de cercetare complexă a fenomenelor .

Acestea sunt:

• Observaţia

• Înregistrarea

• Explicarea

• Reproducerea voită a fenomenelor

Pe baza datelor experimentale obţinute se emit ipoteze privind legăturile cauzale dintre fenomene. Ipotezele confirmate prin noi date experimentale se generalizează sub formă de legi.

Explicarea unui grup de fenomene ale căror legi de desfăşurare sunt cunoscute, constituie teoria. Aceasta pe baza generalizării , permite prevederea unor fenomene noi.

Chimia prin obiectul de studiu are un dublu caracter şi anume : ştiinţific şi tehnologic.

Ca ştiinţă , prin legile sale oferă generalizări asupra diferitelor forme ale materiei.

Ca tehnologie oferă substanţe cu calităţi optime , de maximă eficienţă.

Obiectul de studiu al chimiei îl constituie substanţele - ca forme concrete ale materiei.

Substanţele sunt specii materiale unitare caracterizate prin :

• Omogenitate

• Compoziţie constantă

După compoziţia chimică substanţele se împart în :

• Substanţe elementare ( elemente)

• Combinaţii chimice

Substanţele elementare sunt formate din aceleaşi specii de atomi şi nu se pot transforma prin metode chimice şi fizice obişnuite în substanţe mai simple. Se cunosc până în prezent 106 elemente, dintre care 92 identificate în natură, iar celelalte obţinute pe cale artificială.

Atomul reprezintă cea mai mică particulă dintr-un element care poate exista ca atare şi păstrează toate caracteristicile elementului respectiv.

Atomul la rândul său are o structură complexă fiind format dintr-un număr mare de particule elementare ( neutroni, protoni, electroni).

Orice element chimic, deci orice specie atomică, este caracterizat prin număr atomic Z = numărul de protoni = numărul de electroni.

Izotopii sunt specii atomice care prezintă acelaşi Z dar au mase atomice diferite .

Ex : 11 H,(),DH21(),TH31

Elementele chimice au denumiri individuale şi se reprezintă prescurtat prin simboluri:

Hidrogen - H Fosfor - P Carbon - C

Kaliu - K Azot - N Aluminiu - Al.

Natriu - Na Oxigen - O

Combinaţiile chimice - sunt substanţe alcătuite din două sau mai multe elemente , respectiv specii diferite de atomi, într-un raport bine determinat.

Particula limită care mai păstrează compoziţia, structura şi proprietăţile substanţei poartă denumirea de moleculă.

Combinaţiile chimice sunt în număr foarte mare şi spre deosebire de substanţele elementare pot constitui obiectul unei analize chimice.

Combinaţiile chimice pot fi în funcţie de numărul speciilor de atomi conţinute:

• Binare : ZnO , H2O,

• Complexe : Na2CO3 , Na H PO4, etc…

Reprezentarea compoziţiei unei substanţe se face simbolic prin formule chimice care indică speciile de atomi constituite precum şi raportul numeric dintre acestea.

Ex: NH3 , H2O , ( CH2)n C≡2H4.

Ca forme ale materiei substanţele se caracterizează prin masă.

Deoarece masele absolute ale particulelor sunt foarte mici, de exemplu atomul de hidrogen are masa egală cu 1,65 * 10-27 kg, din 1961 - pe plan internaţional s-a convenit introducerea noţiunii de unitate atomică de masă (u.a.m.) care este egală cu 1/12 din masa izotopului 12 al C .

(u.a.m.) = 1/12 12C

Astfel se ajunge la noţiunea de masă atomică relativă , mărime adimensională care arată de câte ori masa unui atom este mai mare decât unitatea atomică de masă .

Ex: Masa atomică relativă AH = 1

AO = 16

AN = 14

Atomul gram - reprezintă cantitatea în grame numeric egală cu masa atomică relativă A.

Ex: 1 atom gram de H = 1 g

O = 16 g

N = 14 g.

Masa moleculară - ne arată de câte ori masa unei molecule este mai mare decât unitate atomică de masă şi reprezintă suma maselor atomilor constituenţi , ţinând cont de indici.

Ex: M NH3 = 14 + 3x1 = 17

M H2O = 2x1 + 16 = 18

M CaCO3 = 40 + 12+3x16 = 100

M O2 = 2x16 = 32

M H2 = 2x14 = 28

Molecula gram sau molul - reprezintă cantitatea în grame numeric egală cu masa moleculară .

Ex: 1 mol NH3 = 17 g

1 mol H2O = 18 g

1 mol CaCO3 = 100 g

1 mol O2 = 32 g

1 mol N2 = 28 g

Transformările substanţelor prin care acestea îşi modifică compoziţia, structura şi proprietăţile se numesc fenomene chimice reprezentate prin reacţii chimice.

Relaţia dintre componenţii care intră în reacţie şi cei care rezultă din reacţia scrisă prescurtat sub forma unei egalităţi poartă numele de ecuaţie chimică.