Chimie

Electrochimie

Pila de concentratie: In pilele de concentratie nu se petrec reactii chimce la electrozi.Energia electrica care apare este produsa de transferal de electrolit de la o concentratie la alta.O pila de concentratie este alcotuit din 2electrozi din acelasi metal si acelasi electrolit care se diferenteaza prin concentratii diferite ale electrolitului.De exemplu doua placute de argint,unite un exterior printrun conductor metalic,in contact cu o solutie de azotat de argint,solutiile insa de concentratii diferite si despartite printro diafragma,constituie o pila de concentratie.Prin diafragma pot trece numai anionii sub influenta campului electric.La electrodul cu azotat de argint mai diluat are loc un process de oxidare a argintului(electordul negativ),formandu-se cationii de Ag+ iar la celalalt electrod,cationii de argint se depun reducandu-se(electrodul pozitiv).Concomitent are loc trecerea anionilor NO-3 spre electordul negativ.Pila functioneaza pana cand cele doua concentratii in AgNO3 devin egale. Ag?Ag+ NO-3(c1) ?Ag+ NO-3(c2) ?Ag ,c1,c2 sunt concentratiile celor doua solutii.

Relatia lui Nernst: Expresia matematica a potentialului de electrod, cunoscuta si sub numele de relatia lui Nernst se poate deduce pe mai multe cai.

Dupa Nernst, lucrul electric "W el" trebuie sa fie egal cu lucrul osmatic "W osm", facut de ionii care trec din metal in solutie, adica: W el=W osm

Lucrul electric determinat de un ion - gram, este reprezentatprin energia electrica eliberata la electrod, cand ionii trec de la presiuena P lapresiunea p.

Notand cu "E", diferenta de potential determinata de stratul dublu electric, atunci lucrul mecanic pe ion-gram va fi dat de relatia: W el=z*F*E

z-valenta ionului metalic

F-numarul lui Faraday

E- l-am definit ca fiind diferenta de potential

Pt. exprimarea lucrului osmotic, se face urm. rationament:presiunea osmotica a unei solutii, formata dintr-o substantasolubilaneionizabila, este egala cu presiunea pe care ar exercita-o acea substanta daca ar fi in stare de gaz la aceeasi temperatura cu a solutiei si ar ocupa un volum egal cu volumul solutiei.

Pile electrice: Sistemele in care energia chimica se transforma in energie electrica se numesc pile electric. Experimental s-a constatat inca din anul 1800 ca reactiile redox permit transformarea energiei chimice in energie elcrica. Dispozitivul in care se petrece aceasta transformarea se numeste element galvanic. In principiu functionarea unui element galvanic se datoreaza traditiei diferite a metalelor de a se transforma in ioni pozitivi. La cei doi electrozi si pile electrice au loc reactii redox:

- la catod (polul pozitiv) se produc reactii de reducere a ionilor metalici in solutie:

- in anod (polul negativ) se produc reactii de oxidare.

Analogia cu reactiile redox de la electrozii celuleor electrolitice este perfecta; deosebirea consta in faptul ca polul pozitiv este anodul iar catodul este negativ.

Pila Volta este alcatuita din doi electrozi de Zn si Cu solutie de H2SO4

( - ) Zn / H2SO4 /Cu ( + ) sau ( - ) Zn / Zn2+ , SO42- / Cu ( + )

La electrodul ( - ) are loc reactia : Zn -> Zn2+ + 2e- iar la electrodul ( + ) au loc ractiile:

2H+ + 2e- = 2H

2H -> H2

Reactia totala este: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

In cazul de mai sus pila da curent electric prin solubilitatea Zn, care devine anod, si degajarea hidrogenului din catod. Sa se construiesc montajul simplu indicat in fugura de mai jos. Pentru aceasta se utilizeaza 2 pahare Berzelius. Cu ajutorul unui fir metalic se realizeaza legatuara intre bara de cupru si cea de zinc. In circuitul acesta aducem un voltmetru sau un alt consummator si un intrerupator I. Ca sa facem o legatura intre cele doua pahare folosim un tub in forma de U indoit de doua ori in unghi drept in care s-a introdus solutie saturata a unei sari (KCl, NH4NO3, NaNO3). Capetele tubului sunt astupate cu hartie de filtru sau vata. Acest tub se numeste punte de sare. In locul acestui tub se poate folosi si o hartie de filtru imbibata cu sarurile mentionate mai sus.

Observatie: La inchiderea circuitului se observa de deviatia a acului voltmetrului, deci se sesizeaza prezenta unei diferente de potential.Dupa cum am constatat experimental, zincul are tendinta de a trimite ioni in solutie, iar cuprul de a se depune. Ecuatiile care iau loc in semicelule sunt:

Zn -> Zn2+ + 2e- (oxidare)

Cu2+ + 2e- -> Cu (reducere)

In circuitul exterior curentul circula de la zinc la cupru deoarece zincul este electrodul negativ si cuprul cel pozitiv.

Legaturi Chimice

Combinatii chimice.Elemente

Se numeste mol,o cantitate in grame dintr-o substanta egala numeric cu masa moleculara a substantei.Molul ca unitate de masa:Se numeste mol,o cantitate in grame,dintr-o substanta,egala numeric cu masa moleculara a substantei. Electronii se misca in jurul nucleului pe orbite inchise.In timpul rotatiei nu emit radiatii in dezacord cu legile electrodinamicii clasice.

Numar cuantic principal;poate lua valorile de la o la n, el cuantifica nivelele de energie K,L,M.

Numar cuantic secundar;(azimutal)indica numerele de subnivele dintr-un nivel energetic.

Legatura ionica:Se formeaza prin cedare si acceptare de electroni de la atomii electropozitivi spre cei electronegativi.Compusii ionici,sunt in majoritatea lor de natura cristalina si se compun din unitati distincte aranjate in mod ordonat.

Legatura covalenta se realizeaza prin punere in comun de electroni,cate unu sau mai multi din partea fiecarui atom formand perechi de electroni.Covalenta se stabileste intre elemente cu character chimic apropiat sau atomi identici.

Hibridizarea:descrie un proces complex de reorganizare a orbitalilor atomici de valenta in momentul formarii legaturii chimice,process prin care atomul dobandeste o capacitate de combinare mai mare fata de starea fundamentala.

Legatura van der Waals(leg de intermoleculare) Moleculele aflate la distanta mica unele fata de altele se exercita o usoara atractie ,realizandu-se legaturi slabe numite in mod obisnuit legaturi van der Waals,dupa numele celui care a sesizat prima data.

Legatura de hydrogen(leg de intermoleculare):In afara de legaturile chimice prezentate ,la unele substante se mai intalneste un alt tip de legatura,,mai slaba decat legaturile chimice clasice,legatura care determina asociatia moleculara in cazul apei,alcoolilor,acizilor organici,amidelor si a altor substante.Asociatia moleculelor acestor substante se explica prin aparitia unor legaturi intre atomii de hydrogen.O astfel de legatura este de natura electrostatica.

Legătura ionică este formata prin atragerea electrostatica cu sarcini opuse si are loc intre metalele tipice si nemetalele tipice. Pentru a forma o configurație electronică exterioară de echilibru (8 electroni), atomii se pot asocia prin cedarea și respectiv primirea de unul sau doi electroni. Se formeză astfel o moleculă a cărei legătură ionică (polară, heteropolară, electrovalentă) se bazează pe atracția electrostatică exercitată între atomii ionizați pozitiv sau negativ. Atomii astfel construiți în stare solidă se organizează sub formă de cristale, care datorită tipului de legătură se numesc cristale ionice. Cristalele ionice tipice se formează ca rezultat al reacției dintre un element metalic puternic electropozitiv (grupele I,II) cu un element puternic electronegativ (grupele VI, VII). Metalele de tranziție pot forma și ele cristale atunci când diferența de electronegativitate este îndeajuns de mare. ex tipic:clorura de sodiu (NaCl) Teoria clasică a lui Born și Madelung dă o imagine clară asupra naturii legăturii ionice. Între doi atomi apropiați, unul ionizat pozitiv și altul negativ, apar forțe electrostatice centrale de atracție care variază cu pătratul distanței și forțe de respingere care variază rapid cu inversul distantei la o putere n>2.

Legătura covalentă este legătura chimică în care atomii sunt legați între ei prin perechi de electroni puse în comun, atomii având poziții fixe unii față de alții. Aceasta apare doar între atomii nemetalelor, iar rezultatul legării se numește moleculă.