8/16/2019 carte grupele principale.doc
1/252
1
8/16/2019 carte grupele principale.doc
2/252
PREFAŢĂ
Chayn, laureat al premiului Nobel scria: ”În sânul civilizaţiei
moderne aş putea renunţa la radio, televiziune, avioane ultrarapide şi
chiar la lumina electrică, însă nu şi la medicamente care au permis să se
învingă epidemiile, diabetul, infecţiile şi care au furnizat igienei mijloace
de acţiune. i mai presus de toate, chimia a dat omenirii speranţa în
vindecarea unor boli care par fără leac, dar cine ştie, în timp vor fiînvinse de această ştiinţă ce nu cunoaşte limite.”
În cartea de faţă am încercat punerea împreună a unor noţiuni de
bază de chimia metalelor şi nemetalelor din grupele principale, pentru
studenţii facultăţii de farmacie, în conformitate cu planurile de înăţăm!nt
şi programele analitice"#aterialul e$pus în cartea de faţă este strict un material pentru
curs, destinat studenţilor" Ca urmare el este alcătuit, prezentat şi e$pus
pentru a folosi studenţilor cu o anumită pregătire şi într%o anumită
succesiune de cursuri"
&m prezentat pe larg obţinerea şi proprietăţile elementelor şi
combinaţiilor chimice, dar şi numeroasele aplicaţii practice ale acestora"'iecărui element cu importanţă biologică i%am rezerat un subcapitol ce
conţine informaţii despre rolul elementului în organism"
(ste neîndoielnic faptul că orice manual aduce o notă personală a
autorilor, cel puţin în maniera de ordonare şi tratare a materialului" )per
însă ca aceasta să nu dăuneze unei uşoare urmăriri a e$punerii şi, sper de
asemenea, că în manual s%au strecurat puţine greşeli"
*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
3/252
1.ISTORIA CHIMIEI
Noţiunea +chimie apare pentru prima dată la sf!rşitul sec" al---%lea e"n", folosită de .ossimos /anapolitanul, filosof şi alchimist
din &le$andria"
+Chemi% era numele echiului (gipt" 0e aici a apărut
denumirea grecească +chemeia, a!nd semnificaţia de artă
egipteană" 0e asemenea, alături de egipteanul +chemeia, apare
grecescul +chymeia, de la +chyma topire2, referindu%se laechea tehnică de topire a metalelor" 3a grecescul +chyma s%a
adăugat articolul +al şi astfel a apărut +alchimia, care este
numele dat chimiei în eul mediu"
Cu timpul s%a schimbat şi înţelesul noţiunii, chimia deenind
ştiinţa modernă uniersală +despre tot şi căreia nu%i scapă nimic,
care, în mod constant şi sistematic, se bazează pe obseraţie,e$perienţă şi calcul"
Noţiunea +element a suferit în decursul remii numeroase
transformări şi a aut diferite înţelesuri, de la semnificaţia pe care
au dat%o filosofii antici, la accepţia modernă de element chimic"
(timologic,element este un cu!nt de origine latină, apărut
în epoca lui Cicero, prin 4u$tapunerea literelor +3, +#, +N dela mi4locul alfabetului, iz!nd miezul, esenţa lucrurilor"
Cu!ntul +metal este pentru prima oară folosit de 5erodot
sec" al 6%lea i"e"n"2 în sensul de mină" 0upă /iliniu sec" - i""e"n"2,
acest nume proine de la cu!ntul grecesc +met7alla, referindu%se
la straturile succesie din filoanele de minereuri"
8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
4/252
/rimele elemente chimice cu care omul primiti a luat
cunoştinţă au fost metalele care se găseau în natură, în stare
natiă%aurul: argintul, mercurul şi, dintre nemetale, sulful şicarbonul9 apoi plumbul, cuprul şi staniul, ale căror tehnologii de
obţinere nu necesitau instalaţii comple$e şi nici temperaturi
ridicate"
Carbonul (C): numele deriă de la latinescul +carbo
cărbune pur" )e prezintă în două stări alotropice:
0iamantul, ca piatră preţioasă este cunoscut din cele mai echitimpuri, în ţările din ($tremul ;rient"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
5/252
4ustificarea acestei opinii, s%a ţinut cont şi de culoarea metalului,
oarecum apropiată a aurului"
Cuprul are azi nenumărate utilizări: alia4e bronzuri, alama,metal B delta, alpaca, maillechort etc"2, pentru conductori electrici,
instrumente, monede, bi4uterii etc", precum şi sub formă de
compuşi, ca: o$id cupros, o$id cupric, arsenit de cupru, azotat de
cupru etc"
Fierul (Fe): numele deriă din latinescul +ferrum fier"
(poca fierului a succedat epocii bronzului" În toată epoca antică, prelucrarea metalelor şi a fierului în mod deosebit, era o artă
+sacră, care nu putea fi practicată dec!t de iniţiaţi" Necesităţile tot
mai mari de fier, impuse de confecţionarea armurilor caalerilor,
a lăncilor, a spadelor, a căştilor, a tunurilor, a săgeţilor, au
determinat găsirea de +reţete, de prelucrare şi obţinere a unor
alia4e"'ierul deine astfel, în secolul ?? , monarhul neîncoronat al
tuturor metalelor, căci fără fier nu este posibilă e$istenţa
ciilizaţiei planetei noastre"
Merurul ( H!): denumirea mercurului se trage de la
planeta #ercur, căreia i%a fost închinat de alchimişti, datorită marii
sale mobilităţi, +mercurius ius" #ercurul era cunoscut şi dechinezi, şi de indieni" )%au găsit urme de mercur în morminte
dat!nd de acum *=== ani" #ai t!rziu, fenicienii şi grecii făceau
intens comerţ cu mercur, pe care%l aduceau din minele de la
&lmaden din )pania, renumite în antichitate"
În prezent, producţia mondială de mercur este de peste 1====
de tone anual, fiind utilizat ca lichid în aerometre, termometre şi
8/16/2019 carte grupele principale.doc
6/252
alte aparate de măsură, pentru construcţia tuburilor de iluminat cu
apori de mercur, electrod%catod în procesele de obţinere a
clorului şi a sodei caustice prin electroliză, în tehnica naală, întehnica separării metalelor, în tehnica dentară, la pompe de
id,etc"
Plumbul (Pb): deriă de la latinescul +plumbum, fiind
cunoscut din antichitate" #ai t!rziu s%a făcut distincţia între
+plumb negru, prin care se înţelege plumbul propriu%zis şi
+plumbul alb, prin care se înţelegea staniul sau diferite alia4e ale plumbului cu argintul" În prezent, plumbul are numeroase
întrebuinţări" În afara alicelor de plumb pentru cartuşe de
!nătoare, se construiesc conducte de apa, se prote4ează diferite
suprafeţe metalice, se confecţionează conductori electrici, litere
tipografice, precum şi compuşi e$trem de aloroşi, utilizaţi în
opsitorie, pictură, medicină, chimie organică"Sul"ul (S): proine de la latinescul +sulphur" (ste singurul
element cunoscut din cele mai echi timpuri, scos din ad!ncurile
păm!ntului, cel mai adesea în stare arz!ndă, din mişcările
tectonice ale scoarţei şi de erupţia ulcanilor"
Norii înecăcioşi de bio$id de sulf şi de cenuşă au acoperit în anul
DE i"e"n"oraşele romane, /ompei şi 5ercul anum" )ulful este întrebuinţat la fabricarea acidului sulfuric, a
sulfaţilor, a ebonitei, la ulcanizarea cauciucului, la artificii,
chibrituri, împotria dăunătorilor e"t"c"
S#aniul (Co$i#orul) (Sn): proine de la latinescul
+stanum, fiind cunoscut din remuri foarte îndepărtate" )tudii
F
8/16/2019 carte grupele principale.doc
7/252
sistematice asupra sa au tratat staniul cu acizi, săruri şi baze,
studiindu%i alia4ele şi diersele lui combinaţii"
)e întrebuinţează la cositorirea metalelor, la lipit, pentruambala4e staniol2"
%inul (%n): originea zincului nu este prea bine cunoscută
nu se ştie dacă el a fost adus din ;rient sau era cunoscut de echii
greci2" /roducţia mondială de zinc depăşeşte astăzi patru milioane
de tone" (l este utilizat pentru zincarea prin electroliza tablei de
fier, la elemente galanice, la prepararea unor medicamente, înlaboratoare"
0esigur, chimia mai are în edere şi alte elemente chimice, dar
studiul lor implică foarte multe probleme ce necesită timp
îndelungat pentru o c!t mai bună aprofundare şi cunoaştere"
Consider însă că elementele chimice prezentate sunt cele mai
importante şi mai cunoscute, iar utilizarea lor în stare brută sau încombinaţii 4oacă un rol esenţial în orice domeniu de actiitate, nu
numai la noi, ci şi în întreaga lume"
0eci, studiul chimiei este nu numai captiant, dar şi
interesant şi util pentru orice t!năr dornic să%şi însuşească
cunoştinţe generale solide în domeniu"
D
8/16/2019 carte grupele principale.doc
8/252
&.HI'ROE*+
Chimistul englez 5enry Caendish a descris proprietăţilehidrogenului gaz pe la mi4locul anilor 1D==" Caendish a numit
hidrogenul Gaer inflamabilG şi a început să%l studieze" În acelaşi timp cu el,
fizicianul Hames Iatt susţinea de asemenea că a descoperit hidrogenul,
dar Caendish a rămas în istorie ca fiind primul"
5idrogenul este al zecelea cel mai înt!lnit element pe păm!nt"
0eoarece este foarte uşor, acesta ocupă mai puţin de 1J din masa totală a păm!ntului" 5idrogenul pur nu se găseşte în natură, deoarece el nu poate
întreţine iaţa, dar unii ulcani şi anumite puţuri de ulei dega4ă o cantitate
infimă de hidrogen gaz" 5idrogenul se găseşte în orice corp omenesc" 0e
e$emplu: în Keratină, care se găseşte în unghii şi fire de păr, precum şi în
enzimele intestinale" )e găseşte şi în &0N, în moleculele din alimentaţia
care ne furnizează energie zilnic: proteine, grăsimi şi carbohidraţi" &lţicompuşi care conţin hidrogen sunt metanul C5A2, etanul, C*5F2,
propanul C85L2 şi butanul CA51=2, în metanol şi etanol C58;5 şi
C*5;52" (l formează şi compuşi anorganici, cum ar fi apa, amoniacul
N582, acidul clorhidric 5Cl2 şi hidro$idul de sodiu Na;52"
5idrogenul nu aparţine propriu%zis nici unei grupe a sistemului
periodic" 0eşi prezintă unele asemănări at!t cu grupa -&, c!t şi cu grupa6--&, hidrogenul este destul de diferit de elementele acestor grupe,
impun!nd o abordare separată MF"
&.1.Proprie#,-i !enerale
În condiţii obişnuite, hidrogenul se prezintă ca o moleculă
diatomică 5*"
L
8/16/2019 carte grupele principale.doc
9/252
5idrogenul molecular constă dintr%un amestec de două forme
alotrope: trei părţi ortohidrogen, cu structura a!nd spinii nucleari paraleli
şi momente magnetice simetrice, şi o parte parahidrogen cu structura prezent!nd spinii antiparaleli şi cu momente asimetrice, fenomen numit
alotropie dinamică"
5idrogenul este un element chimic sub formă de gaz, la temperatura
camerei" (ste incolor, inodor, insipid şi foarte inflamabil" &tunci c!nd
arde în aer, formează apa"
Chimistul francez &ntoine 3aoisier a numit hidrogenul dupăcuintele greceşti pentru Gcel care formează apaG"
5idrogenul are cei mai mici atomi faţă de alte elemente" On atom de
hidrogen conţine un proton, încărcat electric poziti şi un electron, cu at!t
mai mic" 5idrogenul se găseşte sub formă de gaz, dar nu şi în atmosferă"
În gaz, perechile de atomi de hidrogen se unesc pentru a forma molecule"
5idrogenul a fost unul dintre primii atomi care s%au format în Oniers"5idrogenul pur se găseşte sub formă de gaz, în condiţii normale, la
temperatura camerei şi presiune atmosferică normală" &re molecula
diatomică, reprezentată ca 5*, fiind mult mai uşor dec!t aerul" 3a o
temperatură de ==C, are o densitate de =,=E= gP3, unde aerul are 1,= gP3"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
10/252
Io#opii /i0ro!enului:
/rezintă trei izotopi, care diferă prin numărul de masă şi prin masa
atomică:• 5-0Q;>(NO3 5, /rotiu2 115, conţine 1 proton şi
1 electron
• 0(O
8/16/2019 carte grupele principale.doc
11/252
8" 'ormarea unei perechi de electroni, rezult!nd cea mai simplă
moleculă diatomică nepolară"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
12/252
Qeacţia cu o$izii metalelor şi nemetalelor:
5* reduce o$izii nemetalelor, o$izii metalelor, cu e$cepţia o$izilor
metalelor din blocul s:∆
Cu;s2 R 5*g2 →Cu s2 R 5*;g2∆
I;8s2 R 85*g2 →I s2 R 85*;g2);*g2 R 85*g2 →5*)g2 R *5*;g2
);*g2 R 85*g2 →)s2 R *5*;g2
*N;g2 R *5*g2 → N*g2 R *5*;g2Qeacţia cu o$igenul:
5idrogenul arde în aer sau ;*, cu formare de apă, reacţia fiind e$otermă:
∆*5*g2 R ;*g2 → *5*;g2
Qeacţia se desfăşoară cu iteză nesemnificatiă, în condiţii obişnuite de
temperatură şi presiune, chiar şi la A===C şi în prezenţa unui catalizator
reacţia este e$trem de lentă" 0acă, însă, procesul este iniţiat la temperaturi
mai mari de F===C sau prin sc!nteie sau flacără, combinarea are loc
e$plozi"
Qeacţia cu alte nemetale:
5idrogenul se combină direct cu halogenii:
5*g2 R '*g2 → *5'g2
h ν5*g2 R Cl*g2 → *5Clg2
5*g2 R Sr *l2 → *5Srg2
5*g2 R -*s2 ⇔ *5-g2
1*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
13/252
Qeacţia cu '* este rapidă, puternic e$otermă şi de aceea este utilizată
pentru propulsia rachetelor" Qeacţia Cl* este e$ploziă şi este iniţiată prin
e$punerea amestecului la lumină"Qeacţia cu azotul conduce la formare de amoniac, are loc la
temperatură şi presiune ridicate şi necesită prezenţa unui catalizator:
'e N*g2 R 85*g2 → *N58g2
==%F===C, *== atm
Qeacţia cu sulful este mai puţin e$otermă dec!t cea cu ;*, 5*
reacţionează cu aporii de sulf la temperatură ridicată, cu formare desulfură de hidrogen:
∆
5*g2 R )s2 → 5*)g2
Qeacţia cu metale actie:
5* se combină direct cu metale din blocul s, form!nd hiduri ionice
saline2:
D*=C*3is2 R 5*g2 → *3i5s2
Sas2 R 5*g2 → Sa5*s2
5idrogenarea: este reacţia de adiţie a hidrogenului atomic sau
molecular la compuşi nesaturaţi" &ceste reacţii necesită catalizatori,
temperaturi ridicate şi se desfăşoară de obicei sub presiune M1*"
&.2.Ob-inere
a2" Qeacţia dintre un metal moderat acti şi un acid:
.ns2 R *5ClaV2 → .nCl*aV2 R 5*g2
#gs2 R *5ClaV2 → #gCl*aV2 R 5*g2
'es2 R 5*);AaV2 → 'e);AaV2 R 5*g2
18
8/16/2019 carte grupele principale.doc
14/252
b2" Qeacţia dintre un metal şi apă sau o bază:
*Nas2 R *5*;l2 → *Na;5aV2 R 5*g2
8'es2 R A5*; → 'e8;As2 R A5*g2*&ls2 R *@;5aV2 R F5*;l2 → *@M&l;52AaV2 R 85*g2
c2" Qeacţia unei hidruri metalice cu apa:
Ca5*s2 R *5*;l2 → Ca;52*aV2 R *5*g2
5idrogenul se obţine în cantităţi mari prin metode industriale:
% Conersia catalitică cu apori de apă a hidrocarburilor
În prima etapă metanul reacţionează cu aporii de apă la temperatură
ridicată:
Ni, E*D=C, L%=atm
C5Ag2 R 5*;g2 → 85*g2 R C;g2
În a doua etapă C; este conertit la C;*:
C;g2 R 5*;g2 → 5*g2 R C;*g2
C;* format se îndepărtează prin barbotare în apă la presiune scăzută, prin barbotare într%o soluţie de hidro$id alcalin sau prin trecere peste Ca;:
Ca;s2 R C;*g2 → CaC;8s2
Cantitatea de 5* obţinută este mai mare dacă conersia catalitică are loc
în prezenţa ;*:
'e sau /t, 11===C
1*C5Ag2 R 5*;g2 R ;*g2 → *E5*g2 R EC;g2 R 8C;*g2% ; altă metodă industrială de obţinere a 5* este trecerea aporilor
de apă peste cocs, la temperaturi ridicate:
1*==C
Cs2 R 5*;g2 → C;g2 R 5*g2Cocs gaz de apă
'e, Cu, FD8@ C;g2 R 5*;g2 → C;*g2 R 5*g2
1A
8/16/2019 carte grupele principale.doc
15/252
% 5idrogenul se poate obţine prin cracarea hidrocarburilor, în
absenţa ;*:
'e sau /t, A===CC5Ag2 → Cs2 R *5*g2
% 5idrogenul de puritate înaltă, ca şi o$igenul foarte pur, se obţin
prin electroliza apei:
(nergie electrică
*5*;l2 → *5*g2 R ;*g2 Na;5 sau 5*);A
0atorită consumului mare de curent electric, procedeul este prea costisitor
pentru a fi aplicat pe scară largă M1"
&.3.Compu4ii /i0ro!enului
(lementele reprezentatie formează două tipuri de hidruri: ionice şi
coalente"
% 5idrurile ionice: sunt formate din grupele -& şi --& cu e$cepţia
beriliului2"
0e e$emplu: 3i5, Na5, @5, #g5*, Ca5*, sunt compuşi e$trem de
reactii, c!nd sunt încălziţi se descompun form!nd metalul şi 5*:
*Na5s2 → *Nas2 R 5*g2
Cu apa reacţionează instantaneu:
Na5s2 R 5*;l2 → Na;5aV2 R 5*g20e remarcat că hidrurile ionice sunt baze puternice"
% 5idrurile coalente sau moleculare: sunt formate cu nemetale sau
semimetale"
În contrast cu hidrurile ionice, multe din hidrurile moleculare sunt
gaze la temperatura camerei, unele dintre hidrurile moleculare sunt
destul de stabile, at!t termic, c!t şi chimic"
1
8/16/2019 carte grupele principale.doc
16/252
5idrurile elementelor din grupa ---& şi hidrura de beriliu sunt
combinaţii deficitare în electroni, de aceea sunt dimerizate sau
polimerizate" )unt baze ca şi hidrurile ionice, a!nd un caracter puternicreducător" Cu hidrurile ionice formează hidruri comple$e, cum sunt
NaMS5A şi 3iM&l5A, utilizate ca agenţi reducători în chimia organică"
5idrurile elementelor din grupele -6&%6--& sunt compuşi
moleculari simpli, se comportă ca acizi sau baze, în funcţie de poziţia
elementului central al hidrurii în sistemul periodic M*"
!ariaţia acidităţii hidrurilor binare covalenteCreşte aciditate
C5A N58 5*; 5'
/58 5*) 5Cl
5*)e 5Sr
5*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
17/252
2.R*PA A 5III6A A SISTEM*+*I PERIO'IC
GAZELE RARE
>rupa gazelor nobile este formată din: heliu 5e2, neon Ne2,
argon &r2, Kripton @r2, $enon ?e2 şi radon Qn2" C!tea proprietăţi ale
acestor elemente sunt prezentate în tabelul 1" "rincipalele proprietăţi ale gazelor nobile #abelul $.
Caracteristici 5eliuHe
Neone
&rgonAr
@ripton7r
?enon8e
QadonRn
. * 1= 1L 8F A LFConfiguraţiaelectronică
1s* *s**pF 8s*8pF As*ApF s*pF Fs*FpF
#asa
atomică
A,==*F *=,1L8 8E,EAL L8,L 181,8= ***2
0ensitategP3
=,1DL =,LEE 1,DLF 8,D8F ,LE1 E,EF
p"t" =C %*F* %*AL,F %1LE,A %1F,F %111, %D1)olubilitateaîn apă molP3
18,L 1A,D 8D,E D8 11=,E %
Qazaatomică &=
1,*L 1,F 1,E* 1,EL *,1L %
Căldură de
aporizare@calPmol
=,=* =,AA 1, *,81 8,*D A,8
/otenţial deionizare e6
*A,L *1,F 1,DF 1A,== 1*,*8 1=,D
1D
8/16/2019 carte grupele principale.doc
18/252
2.1.S#are na#ural,9 preparare
Ne, &r, @r, ?e au fost descoperite în secolul ?-?%lea în aerul
atmosferic de către Qayleigh, heliul a fost descoperit în cromosferasoarelui, iar radonul în emanaţia gazoasă a radiului"
)e găsesc în stare liberă în aerul atmosferic, în proporţie de
apro$imati 1J, de unde şi denumirea lor de gaze aerogene"
(le se obţin ca produse secundare prin distilarea fracţionată a
aerului lichid" 5eliu se prepară industrial din unele gaze naturale, unde se
găseşte în proporţie de 1%D,J 5e, prin fracţionare la temperatură 4oasăM1"
2.&.Proprie#,-i "iie
>azele rare sunt incolore, inodore, stabile, e$cept!nd radonul, care
este radioacti" 0ensitatea, punctul de topire şi punctul de fierbere cresc
cu ." )e lichefiază şi se solidifică greu, proprietate pe care se bazeazăfolosirea lor ca materiale criogene, înlocuind astfel hidrogenul lichid în
toate domeniile care reclamă capacităţi calorice ridicate şi condiţii de
securitate la temperaturi de B*8=C"
Cristalizează în sistem cubic, cu e$cepţia 5e he$agonal2, form!nd
reţele moleculare în care atomii sunt atraşi prin forţe an der Iaals, slabe"
)olubilitatea lor în apă este relati însemnată şi creşte de la 5e la Qn9 însolenţi organici aceste gaze sunt mai solubile M8"
2.2.Proprie#,-i /imie
/!nă nu de mult se credea că gazele rare nu pot forma combinaţii
chimice, de unde şi denumirea de inerte, din cauza configuraţiei lor
electronice stabile de octet sau dublet" )ingurii compuşi cunoscuţi ai lor
1L
8/16/2019 carte grupele principale.doc
19/252
erau hidraţii sau deuteraţii de tipul: ("F5*;, respecti ("F0*; ( &r,
@r, ?e2, unii compuşi de adiţie cu fenolul sau de includere de tipul
clatraţilor"
'luorurile şi o$ifluorurile $enonului:
)ub influenţa temperaturii A===C2, a descărcărilor electrice sau a
radiaţiilor, $enonul reacţionează cu fluorul şi formează fluoruri de tipul?e'n n*,A,F2"
R'* R'* R'*?e W ?e'*W ?e'A W ?e'F
)unt substanţe solide, incolore, solubile în 5' fără reacţie
chimică, e$cept!nd ?e'F:
?e'F R 5' X ?e'R R 5'*%
&u caracter coalent şi se folosesc ca agenţi selectii de fluorurare pentru
olefine"
În soluţie apoasă fluorurile hidrolizează şi formează:
*?e'* R *5*; W *?e R ;* R A5'
F?e'A R 1*5*; W A?e R 8;* R *?e;8 R *A5'
?e'F R 5*; ?e;'A R *5'
?e;'A R R *5*; ?e;8 R A5'
În soluţie alcalină, ?e'F suferă următoarea reacţie de dismutaţie:
*?e'F R 1FNa;5 W NaA?e;F R ?e R ;* R1*Na' R L5*;
'luorurile $enonului ?e'n sunt agenţi puternici de fluorurare:
?e'A R *5g W ?e R *5g'*
?e'A R AN;* W ?e R AN;*'
1E
8/16/2019 carte grupele principale.doc
20/252
8/16/2019 carte grupele principale.doc
21/252
şi manifestă o acţiune o$idantă M"
Compu4ii rip#onului0ifluorura de Kripton @r'* se obţine prin iradierea sau e$punerea
la descărcări electrice a unui amestec de fluor, Kripton şi argon" /rin
hidroliză formează @r, 5' şi ;*"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
22/252
3.R*PA A 5II6A A SISTEM*+*I PERIO'IC
HALOGENI
'luorul, clorul, bromul, iodul şi astatinul, elemente aşezate în grupa 6--%a
principală a sistemului periodic, formează o familie naturală de elemente,
care poartă denumirea de halogeni" /rincipalele proprietăţi ale
haloegenilor sunt prezentate în tabelul *"
"roprietăţile halogenilor #abelul %.
/roprietăţi 'luorulF Clor Cl Srom
8/16/2019 carte grupele principale.doc
23/252
/otenţial deionizare e6
1D, 1*,EF 11,L 1=,AA E,
Qăsp!ndire în
scoarţa terestră înatomi J
=,=* =,1E F"1=%A A"1=%F
3.1.S#are na#ural,
În natură, nu se găsesc în stare liberă din cauza reactiităţii mari a
moleculelor lor ?*, ci numai sub forma ionilor ?%, sau ?%, ?;8% pentru iod,
în concentraţii care scad cu creşterea lui ."
'luorul se înt!lneşte sub formă de fluorină Ca'*, criolită Na8M&l'F
şi apatită" 0inţii, oasele şi unghiile sunt cele mai bogate în fluor"
Clorul se găseşte sub formă de cloruri, în apa de mare în proporţie
de *J alături de ionii de NaR, #g*R şi @ R" #inele de sare, mult răsp!ndite
în ţara noastră s%au format în decursul erelor geologice prin eaporarea
apelor de mare" )e mai înt!lneşte sub formă de carnalit @Cl"#gCl*"F5*;
sau sub formă de silinit @Cl" NaCl"
Sromul se găseşte sub formă de bromuri în apa de mare, în apelede sondă din regiunile petrolifere sau în zăcămintele de brom%carnalită
#gSr *"@Sr "F5*;"
-odul se întălneşte în apa mărilor, în concentraţie de *, mgP3, de
unde este e$tras de algele marine a căror cenuşă conţine =,*%=, gJ iod
sub formă de ioduri şi în apele de spălare ale salpetrului de Chile, cu un
conţinut de %1* iodP3, sub formă de iodat şi iodură de sodiu"&statinul este un element care apare în filiaţiunea radioactiă din
seria neptunului M1*,8"
3.&.Preparare
5alogenii se prepară prin o$idarea chimică sau electrochimică a
hidracizilor sau halogenurilor conform reacţiilor:
*8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
24/252
*?% %*e% W ?* sau A5? R ;* W *?* R *5*;
Qeacţia este totală în cazul acidului bromhidric şi iodhidric, reersibilă în
cazul acidului clorhidric şi nu are loc în cazul acidului fluorohidric"'luorul: a!nd caracter electronegati, deci o$idant, nu poate fi
o$idat pe cale chimică, ci numai pe cale electrochimică" )e prepară
industrial prin electroliza topiturilor compuse din @' şi 5', la temperaturi
diferite, în funcţie de compoziţia şi proprietăţile fizice ale electrolitului"
Clorul, bromul, iodul poate fi o$idat chimic din hidracizii sau
halogenurile respectie, în mediu acid sulfuric diluat" Cu c!t . este maimic, cu at!t o$idantul trebuie să fie mai puternic:
*@#n;A R 1=Na? R L5*);A @ *);A R Na*);A R *#n);A R Cl* R
L5*;
@ *Cr *;D R L5? *Cr?8 R *@? R D5*; R 8?*
Na? R Na?;8 R 85*);A 8Na*);A R 85*; R 8?*
-ndustrial, clorul se obţine prin două metode:% o$idarea acidului clorhidric, cu a4utorul o$igenului din aer:
A==%F== CA5Cl R ;* X *Cl* R *5*;
CuCl*
% electroliza NaCl, @Cl sau #gCl* în soluţie apoasă, sau în topitură:
NaCl R 5*; R energie W Cl* R Na;5 R 5*
-ndustrial, bromul se prepară din apele de sondă, apa lacurilor sărate care conţin bromuri în soluţie sau apa de mare prin, clorurarea
acestora" 0in soluţiile apoase, bromul se separă fie prin distilare cu
a4utorul aburului, fie prin suflare cu aer într%un turn de absorbţie"
-ndustrial, iodul se prepară din apele de spălare ale salpetrului de
Chile, din apele de sondă sau din alge marine" În cazul folosirii );* ca
reducător, are loc următoarea reacţie:
*A
8/16/2019 carte grupele principale.doc
25/252
*Na-;8 R );* R A5*; Na*);A R A5*);A R -*
0in apele de sondă e$tragerea iodului se face prin:
% o$idarea -%
din soluţii la iod cu a4utorul clorului şi e$tragerea prinsuflare cu aer9
% o$idarea -% din soluţie la iod cu a4utorul unui e$ces de azotat de
sodiu, în mediu acid sulfuric, urmată de absorbţia lui cu un
absorbant solid9
% e$tragerea iodului cu solenţi nemiscibili cu apa petrol29
% precipitarea iodului sub formă de ioduri greu solubile Cu*-*, &g-2"
3.2.Proprie#,-i "iie. S#area 0e a!re!are
'luorul şi clorul sunt gaze, bromul este un lichid, iar iodul şi
astatinul sunt solide"
În stare gazoasă, halogenii sunt constituiţi din molecule biatomice
?* de natură coalentă a căror stabilitate termică scade de la clor la iod"În stare solidă, halogenii formează reţele moleculare în care
moleculele sunt unite între ele prin forţe an der Iaals9 atracţia între
moleculele ?* este slabă şi intensitatea lor creşte cu ."
Culoarea se intensifică cu creşterea lui .9 fluorul este aproape
incolor, clorul galben%erzui, bromul roşu%brun, iar iodul este iolet%
negru, cu refle$e metalice"#irosul halogenilor este puternic, iritant, atacă căile respiratorii,
mucoasele şi chiar epiderma, acţiune care scade de la fluor la iod"
0ensitatea, punctul de fierbere, punctul de topire, olumul şi raza
atomică cresc de la fluor la iod"
*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
26/252
)olubilitatea în apă a halogenilor este mică şi scade cu creşterea
lui ." 0in soluţii apoase s%au izolat, în cazul clorului şi bromului, hidraţi
de tipul ?*"
F5*;"Sromul şi iodul se dizolă în solenţi organici9 soluţiile iodului în solenţi
organici o$igenaţi sunt colorate în brun datorită unor reacţii de solatare,
în care moleculele solentului acţionează ca donori a unei perechi de
electroni, în timp ce în solenţi organici neo$igenaţi, incapabili să
acţioneze ca donori de perechi de electroni, sunt colorate în iolet, ca şi
aporii" Sromul şi iodul se dizolă uşor şi în soluţii apoase concentrate de bromuri sau ioduri alcaline, d!nd soluţii brune datorită ionului ?8%"
-odul formează cu amidonul, la rece, un compus de incluziune
clatrat2 de tip canal, colorat în albastru, datorită interacţiunii moleculelor
-* cu atomii de hidrogen şi amidon" 3a încălzire la D=%L==C2 culoarea
dispare şi reapare la rece M1,F"
3.3.Proprie#,-i /imie
5alogenii au în ultimul start electronic D electroni de alenţă, iar
în penultimul strat L sau 1L electroni" Configuraţia lor electronică este:
)traturi interioare R ns*np
&!nd D electroni de alenţă, halogenii îşi pot completa octetul fie
prin ionizare, fie prin formare de legături coalente"/rin ionizare:
-onizare acestor elemente se face în general după schema:
?* R *e% W *?%
energia de ionizare scăz!nd de la fluor la iod"
Complet!ndu%şi octetul prin c!ştigarea unui electron, halogenii
manifestă în reacţii chimice caracter o$idant, care scade cu creşterea lui ."
*F
8/16/2019 carte grupele principale.doc
27/252
Ca o consecinţă a scăderii afinităţii faţă de electroni cu creşterea lui . de
la A,=* la clor la 8,AA la iod2 fiecare halogen, deplasează o$idează2 din
combinaţii halogenii cu . mai mare, aşezaţi sub el în sistemul periodic şieste deplasat o$idat2 de halogenii cu . mai mic, aşezat deasupra lui"
-onul ?% format are configuraţie de octet, este foarte stabil, incolor şi
diamagnetic"
Qeacţion!nd conform schemei date, halogenii au o alenţă
negatiă, constant monoalentă, pe care şi%o manifestă faţă de metalele cu
caracter electropoziti puternic sau mi4lociu" 'luorul, elementul cel maielectronegati, formează compuşi ionici chiar cu metalele mai slab
electropozitie cum ar fi &l, )n, Si"
'ormarea de legături coalente
În stare normală, atomii acestor elemente a!nd numai un electron
celibatar, or forma, conform regulei coalenţei a lui )idTicK, L%D12, o
singură coalenţă normală" Compuşii binari astfel rezultaţi de tipul (?n,au caracter coalent c!nd ( este un nemetal sau un caracter polar, unde (%
5 sau un element slab electropoziti" /rin actiarea atomilor, aceste
elemente cu e$cepţia fluorului, pot forma compuşi tri, penta şi
heptacoalenţi, înt!lniţi de e$emplu la compuşii halogenilor între ei,
datorită unor tranziţii electronice pWd sau sWd"
5alogenii reacţionează cu nemetale, hidrogen, metale şi substanţecompuse, se formează compuşi e$otermi, cu e$cepţia compuşilor
fluorului cu gazele rare şi cu o$igenul, ai clorului cu o$igenul şi azotul, ai
bromului cu o$igenul, azotul şi carbonul şi ai iodului cu azotul, carbonul,
sulful şi seleniul, care sunt de natură endotermă"
Cu neme#ale formează compuşi coalenţi nepolari sau polari cu
at!t mai uşor cu c!t diferenţă de electronegatiitate este mai mare" &stfel
*D
8/16/2019 carte grupele principale.doc
28/252
fluorul se combină cu ceilalţi halogeni şi formează compuşi coalenţi de
tipul ?', ?'8 ?Cl,Sr2, ?' ?Sr, -2, ?'D ?-29 clorul formează cu
bromul ClSr, iar cu iodul -Cl şi -Cl8"Cu nemetalele din grupa a 6-%a sulful, seleniul şi telurul, fluorul
formează prin sinteză directă compuşi de tipul ('A şi ('F, în timp ce
clorul şi bromul dau numai compuşi de tipul (*?* şi (?A"
Cu o$igenul nu se combină direct, ci numai pe cale indirectă, şi
formează compuşi endotermi, nestabili, în care halogenii funcţionează cu
numere de o$idare diferite de la R1 la RD, cu e$cepţia fluorului" &finitateahalogenilor faţă de o$igen creşte de la fluor la iod"
Cu nemetalele din grupa a 6%a /, &s, )b şi Si halogenii formează
compuşi de tipul (?8 sau (?, în ultimul caz ?', Cl, Sr"
Cu nemetalele din grupa -6%a C, )i2 se combină direct numai
fluorul şi formează compuşi de tipul ('A9 siliciul reacţionează la ===C şi
cu clorul şi bromul şi formează compuşi de acelaşi tip"Cu /i0ro!enul9 aceste elemente formează hidracizii respectii de
tip 5?, acizi tari, cu e$cepţia 5'" &finitatea halogenilor faţă de hidrogen
scade cu creşterea lui ."
Cu !aele rare , ?e, @r reacţionează numai fluorul"
Cu nemetalele, halogenii formează halogenurile respectie cu at!t
mai uşor cu c!t . este mai mic, iar metalele au un caracter electropozitimai accentuat" &g, Cu, /b, &l, Si etc" sunt prote4aţi de halogenurile care
se formează, care opresc atacul pe mai departe al metalului" /erfect uscat,
clorul nu reacţionează cu metalele, fapt care permite păstrarea şi
transportul său în bombe metalice"
Cu $ub$#an-e ompu$e
a) u apa formează:
*L
8/16/2019 carte grupele principale.doc
29/252
'* R 5*; *5' R 1P*;*
?* R 5*; X 5? R 5?; sau
5? R 1P*;* pentru restul halogenilor"'*, Cl* şi Sr * pun în libertate o$igenul din apă, dar în cazul iodului
situaţia este inersă" &cest fapt e$plică îngălbenirea în timp a soluţiilor de
ioduri sau acid iodhidric în apă, datorită o$idării lor la iod de către
o$igenul din apă" Cu toate acestea, în prezenţa unui reducător, iodul în
soluţie apoasă este un o$idant, deorece 5-; este nestabil şi reducătorul
foloseşte întreaga cantitate de iod:-* R 5*; R );8*% W );A*% R *5R R *-%
Qeacţia clorului cu apa e$plică folosirea clorului ca decolorant şi
dezinfectant, precum şi acţiunea lui puternic corosiă în prezenţa
umidităţii"
b) u /i0ro=iii alalini reacţionează în acelaşi mod şi
formează, în soluţii diluate şi la rece, următorii produşi dereacţie:
*'* R ANa;5 W ANa' R *5*; R;*
?* R *Na;5 W Na? R Na?; R 5*;
pentru restul halogenilor" În soluţii concentrate, la cald, se formează:
8?* R FNa;5 Na? R Na?;8 R85*;
cloraţi, bromaţi sau iodaţi" Qeacţia inersă care are loc în mediu acid estefolosită în laborator pentru prepararea clorului, bromului şi iodului"
) u /i0ruri me#alie ca amoniacul, hidrazina, hidrogenul
fosforat, hidrogenul sulfurat, hidrogenul seleniat şi hidrogenul
telurat au loc reacţii de o$idare şi se formează:
AN58 R 8?* W 8N5A? RN?8
N5*%N5* R*?* W A5? R N*
*E
8/16/2019 carte grupele principale.doc
30/252
5*) R ?* W *5? R )
0) u o=iii me#alii. 'luorul şi clorul, la temperaturi diferite,
reacţionează form!nd halogenurile respectie şi eliber!ndo$igen:
Ca; R Cl* X CaCl* R 1P*;*
În prezenţa unui reducător, care fi$ează o$igenul, reacţia deine totală şi
este folosită practic pentru prepararea fluorurilor sau clorurilor anhidre ca
&lCl8, CrCl8, plec!nd de la o$izi:
&l*;8 R 8C R 8Cl* W *&lCl8 R 8C;e) /alo!enii o=i0ea, a#># a#ionii9 ># 4i anionii u numere 0e
o=i0are in"erioare9 la numere de o$idare superioare"
0e e$emplu:
*'e?* R ?* W *'e?8
5*);8 R ?* R 5*; W 5*);A R *5?
Na*));8 R A?* R5*; W Na*);A R 5*);A R L5?În cazul iodului, o$idarea )*% din tiosulfatul de sodiu se face numai la
)*2*%, în tetrationat de sodiu9 ea este cantitatiă şi stă la baza iodometriei,
metodă de analiză olumetrică, frecent folosită în chimia analitică:
*Na*));8 R -* W Na*)A;F R *Na-
") u ompu4i ne$a#ura-i formează compuşi de adiţie,
satur!ndu%i:);* R ?* W );*?*
C; R ?* W C;?* ?',Cl,Sr2
Cn5*n R ?* W Cn5*n?*
*N; R '* W *N;'
*N;* R '* W *N;*'
8=
8/16/2019 carte grupele principale.doc
31/252
!) u /i0roarburi $a#ura#e formează, prin reacţii de substituţie,
compuşii corespunzători de la tipul Cn5*nR1? p!nă la Cn?*nR*:
R?* R?* R?*C5A R ?* W C58? W C5*?* W C5?8 W C?A
%5? %5? %5? %5?/) "ieare /alo!en $ub$#i#uie9 0in ompu4i pe ei are $e !,$e$
a4ea-i $ub el ?n $i$#emul perio0i, c!t şi alte elemente cu
electronegatiităţi inferioare, deorece caracterul o$idant scade
cu ." 0e e$emplu:
RSr * RCl* R'*
#e-* W #eSr * W #eCl* W#e'* %-* %Sr * %Cl*
RCl* R'*);Sr * → SOCl2 → SOF2
-Br2 -Cl2
În mod invers, un halogen reduce compuşii oxigenaţi ai
halogenilor mai electronegativi dec!t el, pun!nd în liberate
halogenul respectiv:
-* R *Cl;8% Cl* R *-;8%
'luorul substituie hidrogenul din acizi, iar fluorul şi clorul gruparea ;5
din o$oacizi:
5N;8 R '* W 'N;8 R 5'
5Cl;A R '* W 'Cl;A R 5'
5*);A R ?* W 5);8? R 5? R 1P*;*
[email protected] proprie#,-ilor /imie ?n !rup,
Caracterul electronegati al halogenilor scade cu creşterea razei
atomice, de la fluor la iod, fapt doedit prin:
% scăderea afinităţii faţă de electron, de la fluor la iod9
% scăderea afinităţii faţă de hidrogen, de la fluor la iod9
% e$istenţa cationului -8R, -R şi -;R"
81
8/16/2019 carte grupele principale.doc
32/252
)căderea caracterului nemetalic este mai puţin accentuată la această grupă
comparati cu grupa a 6-%a" -ndicele de coordinare al acestor elemente nu
depăşeşte A pentru clor şi brom, în timp ce la iod poate fi chiar F, înacidul periodic 5-;F şi periodaţi"
0eşi proprietăţile fizice şi chimice ale halogenilor sunt foarte
apropiate, aceştia constituind o familie omogenă de elemente, totuşi
primul element9 fluorul şi ultimul element, astatinul, sau chiar iodul, au
unele proprietăţi specifice"
&stfel, la fluor, tendinţa de ionizare este foarte mare: &l'8, 5g'*,)n'A sunt compuşi ionici, în timp ce restul halogenurilor aceloraşi metale
au caracter coalent" Numai fluorul formează cu elementele din grupele 6,
6- şi 6--- fluoruri cu număr de o$idare ma$im" 3a unele elemente ca bor,
aluminiu, siliciu se înt!lnesc fluoro%complecşi ca MS'A%, M&l'F8%, M)i'F*%"
Oltimul element din grupă, astatinul &t, preparat pe cale
artificială, se aseamănă cu restul halogenilor prin unele proprietăţicommune, ca: solubilitatea în solenţi organici, prin insolubilitatea sării
de &g&t, prin compuşi o$igenaţi ca &g&t;8" /rezintă însă proprietăţi
specifice care%l apropie de metale, cum sunt: precipitare cu 5*) chiar în
soluţii puternic acide, deplasarea din soluţii sulfurice cu a4utorul zincului,
depunere la catod prin electroliză"
Chiar şi iodul prezintă anumite particularităţi" &stfel, pento$idulde iod este un compus slab e$oterm, iar acidul iodic se poate obţine prin
o$idarea iodului cu clor sau acid azotic" -odul se înt!lneşte şi sub formă
de ioni monoatomici sau poliatomici pozitii"
8*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
33/252
;n#rebuin-,ri
'luorul se foloseşte în industria sticlei, a alcoolului, pentru
distrugerea bacteriilor nocie rezultate din fermentaţie, la turnareametalelor % pentru înlăturarea bio$idului de siliciu, pentru prepararea unor
deriaţi organici fluoraţi cu acţiune instecticidă, terapeutică, în industria
unor mase plastice
8/16/2019 carte grupele principale.doc
34/252
/ractic, prin sinteză directă, se prepară numai acidul clorhidric" Qeacţia nu
se foloseşte la prepararea acidului fluorhidric, deorece este prea
ehementă, iar în cazul acidului bromhidric şi iodhidric aceasta estereersibilă" 'ormarea acidului clorhidric prin sinteza directă este o reacţie
fotochimică, înlănţuită"
*" &cţiunea acizilor neolatili şi neo$idanţi asupra sărurilor
respectie
0eşi acizi tari, dar olatili, hidracizii sunt deplasaţi din halogenuri de acizimai slabi, dar neolatili şi fără caracter o$idant ca 5*);A, 58/;A"
#etoda se foloseşte practic pentru prepararea acidului fluorhidric,
plec!nd de la fluorura de calciu iar în cazul acidului clorhidric de la
clorura de sodiu:
NaCl R 5*);A Na5);A R NaCl
NaCl R Na5);A Na*);A R 5Cl3a prepararea în laborator a acidului bromhidric şi iodhidric,
metoda poate fi folosită numai dacă se întrebuinţează acid sulfuric diluat
sau acid fosforic:
*Na- R *5*);A -* R Na*);A R );* R *5*;
8" 5idroliza halogenurilor fosforului
#etoda se foloseşte practic la prepararea acidului bromhidric şi iodhidric,conform ecuaţiei:
/?8 R 85;5 58/;8 R 85? unde ?Sr, -
A" &cţiunea halogenilor asupra unor hidrocarburi
&cidul bromhidric se poate obţine şi prin acţiunea bromului, în prezenţa
de bromură de fier ---2, drept catalizator, asupra naftalinei sau
benzenului:
8A
8/16/2019 carte grupele principale.doc
35/252
C1=5L R Sr * W C1=5DSr R 5Sr
" În laborator se obţin uşor soluţii apoase de acid bromhidric sau
iodhidric, barbot!nd un curent de hidrogen sulfurat în apă de brom sauiod:
5*) R ?* *5? R ) unde ?Sr, -"
3..&.Proprie#,-i "iie
&nhidrii, hidracizii sunt gaze incolore, cu miros înţepător,
lichefiabili prin răcire"0ensitatea în stare gazoasă este superioară aerului, e$cept!nd 5',
şi creşte de la 5' la 5-9 p"t" şi p"f" cresc de la 5Cl la 5-" 5' are un p"t şi
p"f" mult mai ridicate faţă de restul hidracizilor, deoarece moleculele sale
sunt asociate în toate stările de agregare"
)tabilitatea lor termică ariază în acelaşi sens, scade cu creşterea
temperaturii de la 5' la 5-" 5idracizii sunt uşor solubili în apă, densitateasoluţiilor apoase creşte de la 5' la 5-"
'ormarea hidraţilor, puţin olatili, care se condensează sub formă
de picături fine, e$plică proprietatea 5? de a fumega în aer" )oluţiile
apoase ale hidracizilor sunt complet ionizate din care cauză în astfel de
soluţii ei sunt acizi tari, e$cept!nd 5'" În prezenţă aerului şi a luminii,
soluţiile apoase de 5- se colorează în brun, deorece pun în liberate iod" Înmod asemănător se comportă şi cele de acid bromhidric, care se o$idează
mai greu ML,18"
3..2.Proprie#,-i /imie
1" 5idracizii anhidrii gazoşi sau lichizi
&cidul fluorhidric anhidru este deosebit de reacti şi reacţionează cu:
8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
36/252
% metale puternic electropozitie sau cu caracter electropoziti
mediu formează fluorurile respectie, în care metalul are număr
de o$idare minim" Cu, /b, Ni sunt puţin atacaţi, iar /t, au, &g nusunt atacaţi"
% cu o$izii şi hidro$izii metalici formează, la rece sau la cald,
fluorurile respectie şi apă9
% cu )i;* şi S*;8 formează )i'A şi S'8, care în prezenţa unui e$ces
de 5', trece în acidul he$afluorsilicic 5*M)i'F sau
tertrafluoroboric 5MS'A, acizi tari"% cu halogenuri metalice formează:
#e? R 5' W #e' R5?
5idracizii anhidrii formează hidraţi, amoniacaţi şi hidrofluoruri" (ste un
deshidratant puternic"
Ceilalţi hidracizi, în stare anhidră, nu atacă metalele, o$izii metalici şi
hidro$izii la rece, ci numai la cald"*" 5idracizii în soluţie apoasă
În soluţie apoasă, hidracizii sunt acizi tari, total disociaţi e$cept!nd 5',
acid de tărie mi4locie şi au caracter reducător:
5? R 5*; W 58;R R ?% ?% Cl%, Sr %, -%2"
În cazul 5' au loc următoarele reacţii de echilibru:
5' R 5*
; X 58
;
R
R '
%
'% R 5' X 5'*%
0in această cauză, el este în acelaşi timp acid slab prima reacţie2 şi acid
tare a doua reacţie2"
Cu acizii tari ei reacţionează:
8F
8/16/2019 carte grupele principale.doc
37/252
% cu metale aşezate în st!nga hidrogenului în seria 6olta%SeKeto, la
rece sau la cald, formează halogenurile respectie cu număr de
o$idare inferior şi dega4ă hidrogen9% cu o$izii şi hidro$izii metalici formează săruri şi apă" Cu o$izii
superiori ca #n;*, /b;* şi Cr;8 formează halogenuri alături de
halogenul respectie:
#n;* R A5? #n?* R ?* R *5*;
% cu pero$izii formează 5*;*, iar cu N58 şi /58 halogenuri de
amoniu şi fosfoniu de tipul M(5A?9% deplasează din săruri acizii mai slabi, iar cu ionul &gR formează
&g? greu solubile, e$cept!nd &g'"
8" Caracterul reducător al hidracizilor se datoreşte ionului ?% care se
poate o$ida conform schemei:
*?% % *e% W ?*
şi creşte de la acid fluorhidric, care nu poate fi o$idat pe cale chimică, laacid iodhidric"
&nionul -% este un reducător mi4lociu poate fi o$idat de către
o$idanţi de tărie mi4locie N;*%, 'e8R2, în timp ce anionul Sr % şi mai ales Cl%
sunt reducători slabi şi sunt o$idaţi numai de o$idanţi puternici"MA,8D
;n#rebuin-,ri&cidul fluorhidric se întrebuinţează la graarea sticlei şi
dezagregarea silicaţilor, prepararea fluorurilor, a freonilor folosiţi în
frigotehnică, a unor insecticide şi medicamente, ca antiseptic în distilări
etc"
8D
8/16/2019 carte grupele principale.doc
38/252
&cidul clorhidric se întrebuinţează la prepararea unor cloruri, a
cărbunelui acti, cauciucului sintetic, a coloranţilor, maselor plastice, la
purificarea grăsimilor şi uleiurilor etc"&cidul bromhidric şi iodhidric au întrebuinţări reduse, în special
în laborator"
3.B.HA+OE*RI
Compuşii binari ai halogenilor cu alte elemente se numesc
halogenuri" (le sunt de tipul E8n şi pot fi clasificate în: halogenuri ionice,
coalente comple$e" 6aloarea lui n coincide practic la elementele din
grupe -%-6, e$cept!nd cuprul, argintul şi aurul, unele lantanide şi actinide"
Halo!enurile ionie sunt incolore, au greutate specifică mică,
puncte de topire şi fierbere ridicate, care scad de obicei de la fluoruri la
ioduri şi olatilitatea scăzută care creşte în acelaşi sens" Conduc curentul
electric în soluţie apoasă sau în topitură" Caracterul ionic al legăturii este
mai mare la fluoruri dec!t la cloruri" #etalele cu numere de o$idare
ariabile formează halogenuri ionice % la numere de o$idare inferioare
/bCl*2 şi coalente % la cele superioare /bClA2" 'luorurile şi o$izii au
structuri cristaline asemănătoare, în timp ce clorurile şi celelalte
halogenuri se aseamănă din acest punct de edere mai mult cu sulfurile"
5alogenurile de tipul #e? sau #e?* se prepară de obicei prin
acţiunea soluţiilor apoase ale hidracizilor respectii asupra o$izilor sau
carbonaţilor metalici" 5alogenurile de tipul #e?8, #e?A şi #e? se pot
obţine conform reacţiilor globale:
#e R ?* W #e?n
#e R 5? W #e?n R 5*
#e; R C R ?* W #e?n R C;
8L
8/16/2019 carte grupele principale.doc
39/252
#e; R CClA W #e?n R C; R C;Cl*
#e; R )*Cl* W #e?n R );*
)inteza directă se foloseşte în special la prepararea unor halogenuri olatile de obicei ioduri sau bromuri2 ai
8/16/2019 carte grupele principale.doc
40/252
În reţeaua cristalină a acestor halogenuri sunt prezenţi dimeri, aşa cum se
poate obsera în figura *:
&igura %. 'tructura *l %)l +
% halogenuri ale metalelor în stare de o$idare RA: e-A"
&cestea se caracterizează printr%o structură polimeră"
% halogenuri ale metalelor în stare de o$idare R: NbCl,
8/16/2019 carte grupele principale.doc
41/252
(*?A: S*'A B gaz, S*ClA B lichid, S*Sr A B lichid, S*-A B
solid9 C*'A B gaz, N*'A B gaz, /*ClA B lichid, /*-A B solid,
&s*-A B solid"% halogenuri de tip (?8: S'8 B gaz incolor, SCl8 B gaz
incolor, SSr 8 B lichid incolor, S-8 B solid incolor9 N?8,
/?8, &s?8, )b?8"
% halogenuri de tip (?A : C?A, )i?A, >e?A, )?A, )e?A,
8/16/2019 carte grupele principale.doc
42/252
C!nd atomul central al halogenurii moleculare are numărul de coordinare
satisfăcut, ca de e$emplu în CClA sau )'F, substanţa este nereactiă faţă de
apă sau faţă de ionii hidro$id ME"
3..Halo!enurile /alo!enilorD ompu4i in#er/alo!enii
Compuşii coalenţi, formaţi prin legarea a cel puţin doi atomi de
halogen diferiţi, sunt denumiţi combinaţii interhalogenice"
&ceste combinaţii se pot clasifica în patru tipuri:
% olecule neutre" &cestea sunt compuşi binari de tipul??n′, unde n este un număr impar, de e$emplu SrCl,
-Cl8, -'D, etc"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
43/252
)ombinaţii interhalogenice #abelul /.
Cl' Sr' SrCl -' -Cl -Sr gaz incolor gaz roşu gaz roşu instabil lichid roşu solid brun
Cl'8 Sr'8 -'8 -Cl8gaz incolor lichid incolor solid galben solid galbenCl' Sr' -'gaz incolor lichid incolor lichid incolor -'D gaz incolor
*nionii poliiodură:
-onul iodură are o tendinţă pronunţată să interacţioneze cu una saumai multe molecule de -*, pentru ca să formeze anioni poliiodură -nm%"
/rimul ion de acest fel care a fost obţinut, -8%, este şi cel mai important" În
medii neapoase, stabilitatea acestor anioni este mult mărită"
În apă la *=C, este prezent echilibrul:
-% R -* ⇔ -8%
-onul -8% prezintă o structură lineară şi simetrică numai în soluţie, nu şi în
cristal, unde deine nesimetrică M8,L"
3..Halo!enuri $#ra#i"ia#e
0in punct de edere al naturii legăturii (%? se cunoaşte o clasă de
halogenuri care se situează între halogenurile ionice şi cele coalente şi
formează grupul halogenurilor stratificate" &ceste structuri stratificate se
realizează atunci c!nd ionii halogenură sunt încon4uraţi asimetric şi
anume, de o parte se află ionii de metal, iar de cealaltă parte ionii de
halogenură, de acelaşi tip"
Într%un astfel de cristal se formează straturi care sunt legate între
ele prin legături 6an de Iaals, realizate între halogeni" )e cunosc patru
tipuri de reţele structurale:
A8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
44/252
1" )tructura CdCl* cu reprezentanţii: #gCl*, 'eCl*, CoCl*, #nCl*,
.nSr *9
*" )tructura Cd-* cu reprezentanţii: #gSr *, 'eSr *, CoSr *, NiSr *,#g-*, /b-*, #n-*, 'e-*, Co-*, .n-*9
8" )tructura CrCl8 cu reprezentanţii: -nCl8,
8/16/2019 carte grupele principale.doc
45/252
dar prezenţa unei sc!ntei produce o e$plozie iolentă a amestecului"
&mestecul ;'* cu Cl*, Sr * sau -* e$plodează la temperatura camerei"
&cest o$id reacţionează cu bazele:;'* R *;5% → ;* R *'% R 5*;
Qeacţionează greu cu apa, la temperatura obişnuită, dar e$plodează în
prezenţa aporilor de apă:
;'* R 5*; → ;* R *5'
(liberează alţi halogeni din acizii sau sărurile lor:
;'* R A5? → *?* R *5' R 5*;0ifluorura de dio$igen: &cest compus este solid, de culoare
galben%portocalie, obţinut prin descărcări electrice într%un amestec de ;*
şi '*, la presiuni de 1=%*= mm5g, temperaturi cuprinse între %1L8 şi
%1EF=C" )e descompune în ;* şi '* la %==C" (ste un agent puternic
o$idant şi fluorurant"
01izii clorului
8/16/2019 carte grupele principale.doc
46/252
*Cl* R *5g; → 5gCl* " 5*; R Cl*;
0io$idul de clor este un compus foarte reacti şi este pasibil de
e$plozie foarte iolentă"Cea mai bună metodă de obţinere este reducerea @Cl;8 cu acid
o$alic umed la E==C, deorece se eliberează C;*, care este utilizat la
diluarea Cl;*:
*@Cl;8 R *5*C*;A → @ *C*;A R *Cl;* R *C;* R *5*;
În industrie, Cl;* gazos se obţine prin reacţia e$otermă a
cloratului de sodiu în acid sulfuric A%A,# care conţine ioni clorură =,=%=,*#, cu dio$id de sulf:
*NaCl;8 R );* R 5*);A → *Cl;* R *Na5);A
0io$idul de clor este un gaz galben la temperatura camerei" 0eşi Cl;*
este o moleculă cu un electron impar, ea nu are o tendinţă marcată de
dimerizare, poate pentru că electronul este mult mai bine delocalizat dec!t
în alte molecule cu electron neîmperechiat, ca N;*" (ste solubil în apă"0io$idul de clor reacţionează cu soluţiile alcaline şi formează un amestec
de ioni clorit şi clorat:
*Cl;* R *;5% → Cl;*% R Cl;8% R 5*;
5e$ao$idul de clor, obţinut în urma reacţiei dintre Cl;* şi ;8, este
un ulei roşu instabil, care se solidifică la 8,=C, iar în stare solidă este
galben" 5e$ao$idul de diclor se descompune la ==C într%un amestec de
o$izi de clor"
5eptao$idul de diclor, este cel mai stabil o$id al clorului" &cesta
este un lichid incolor, obţinut prin deshidratarea acidului percloric cu
/*;, la %1==C, urmată de distilarea în id cu mare precauţie, ca să nu
e$plodeze"
În reacţia cu apa şi ;5% el generează ioni Cl;A%:
AF
8/16/2019 carte grupele principale.doc
47/252
Cl*;D R 85*; → *58;R R *Cl;A%
01izii bromului
Nici unul dintre o$izii bromului nu este stabil la temperaturaobişnuită şi nici unul nu are importanţă practică"
;$idul de dibrom este un lichid brun" )e poate obţine la
temperaturi 4oase, prin descompunerea Sr;* în id sau prin reacţia
aporilor de Sr * cu 5g;" ;$idul de dibrom este o$idant"
0io$idul de brom este un solid galben obţinut prin o$idarea Sr * în
C'8Cl la %DL=
C cu ozon"01izii iodului
Cel mai important dintre toţi o$izii iodului este pentao$idul de iod,
care se obţine prin reacţia:
*A==C
*5-;8 ⇔ -*; R 5*;
/entao$idul de iod este anhidrida acidului iodic şi reacţionează imediat cu
apa, reacţionează ca agent o$idant cu diferite substanţe ca 5*), 5Cl şi
C;, fiind considerat cel mai important reacti pentru identificarea C;"
-odul format poate fi ealuat cantitati prin procedee iodometrice
standard:
C; R -*; → -* R C;*
3.11.O8OACI%II HA+OEI+OR GI AIOII +OR
AD
8/16/2019 carte grupele principale.doc
48/252
Număr deo$idare al
halogenului
&cizii cunoscuţi /oate fiizolat
8/16/2019 carte grupele principale.doc
49/252
o$oacizilor" (i trebuie să aibă formula 5;Cl pentru acidul hipocloros,
respecti 5;Cl; pentru acidul cloros"
01oacidul fluorului, acidul hipofluoros
Compusul 5;', la temperatura camerei, este un gaz9 lichefiat are
culoarea galben%pal, iar solidificat este incolor" &re o reactiitate mare
faţă de apă şi are un timp de în4umătăţire pentru descompunerea spontană
în ;* şi 5' de 8= minute la *=C"
01oacizii clorului şi sărurile lor
0intre cei patru o$oacizi ai clorului a fost izolat numai acidul
percloric, dar se cunosc toate sărurile lor"
&cidul hipocloros 5;Cl se obţine prin acţiunea clorului asupra
apei:
Cl*g2 R 5*;l2 ⇔ 5R
R Cl%
R 5;ClaV2#ărirea concentraţiei acidului în soluţie se face prin adăugarea
o$idului de mercur --2:
Cl*g2 R 5*;l2 R *5g;s2⇔ 5gCl*"5g;s2 R*5;ClaV2
)oluţia apoasă de acid hipocloros are culoare galbenă" &cidul
hipocloros este un acid slab, el poate fi deplasat din sărurile sale chiar şi
de dio$idul de carbon"#agneziul reacţionează cu soluţia acidului hipocloros eliber!nd
hidrogen, aluminiul şi fierul formează în urma reacţiei un amestec de
hidrogen şi clor, iar cobaltul, nichelul şi cuprul eliberează un amestec de
clor şi o$igen" &cidul hipocloros o$idează /, &s, )b, ), )e la o$izii
respectii"
AE
8/16/2019 carte grupele principale.doc
50/252
)ărurile acidului hipocloros se numesc hipocloriţi" &u fost izolate
doar foarte puţine săruri şi anume cele de sodiu, potasiu, calciu stronţiu şi
bariu" 5ipocloriţii se obţin prin barbotarea unui curent de clor în soluţiiconcentrate de baze:
Cl*g2 R ;5%aV2 → Cl% R Cl;% R 5*;
)oluţia de hipoclorit de sodiu, se obţine la trecerea unui curent de
clor prin soluţia de carbonat de sodiu:
*Na*C;8 R Cl* R 5*; → NaCl R NaCl; R *Na5C;8
&cidul cloros este cunoscut numai în soluţie9 este o substanţăe$trem de instabilă" )e formează alături de acidul cloric la trecerea
dio$idului de clor în apă:
*Cl;*g2 R 5*;l2 → 5;Cl;aV2 R 5R R Cl;8%
0e asemenea, se obţine prin tratarea cloritului de bariu cu acid
sulfuric:
SaCl;*2* R 5*);A → *5;Cl; R Sa);A
)oluţia proaspătă de acid cloros este incoloră, dar după un timp se
descompune şi dio$idul de clor format colorează soluţia în galben"
&cidul cloros este un acid de tărie medie, care formează săruri
denumite cloriţi" )e cunosc cloriţii ionilor metalelor alcaline, alcalino%
păm!ntoase, ai Cu--2, &g-2, .n--2, 5g--2, /b--2, Co--2, Ni--2"
Cloriţii metalelor disproporţionează la încălzire, de e$emplu:
8NaCl;* → NaCl R *NaCl;8
&cidul cloros şi sărurile sale sunt agenţi o$idanţi, eliber!nd iodul
din iodura de potasiu:
NaCl;* R A@- R *5*; → NaCl R *-* R A@;5
=
8/16/2019 carte grupele principale.doc
51/252
&cidul cloric, 5;Cl;*: )e obţine prin tratarea cloratului de bariu
cu acid sulfuric concentrat:
SaCl;82*aV2 R 5*);Aconc2 → *5;Cl;*aV2 R Sa);As20acă soluţia de acid cloric este păstrată, după un timp acidul se
descompune conform ecuaţiei:
85;Cl;*→ 5;Cl;8 R *;* R Cl* R 5*;
&cidul cloric este un acid tare, sărurile sale numindu%se cloraţi"
Cloraţii se obţin în soluţie prin reacţia clorului cu hidro$izii concentraţi
fierbinţi, de e$emplu:8Cl*g2 R FNa;5aV2 → NaCl;8aV2 R NaClaV2 R 85*;l2
Cloraţii sunt în general, solubili în apă" (i se descompun la încălzire în
clorură şi perclorat:
A@Cl;8 → @Cl R 8@Cl;A
În prezenţa dio$idului de mangan, descompunerea are loc cu
formare de clorură şi o$igen:
*@Cl;8 → *@Cl R 8;*
Cloratul de potasiu formează un amestec e$plozi cu sulf, fosfor şi
cărbune"
&cidul percloric, 5;Cl;8 este un lichid incolor, higroscopic" )e
obţine prin tratarea percloratului de potasiu cu acid sulfuric concentrat, la
presiune 4oasă:
∆@Cl;As2 R 5*);Aconc2 → 5;Cl;8g2 R @5);As2
/resiune 4oasă
0acă acidul percloric este încălzit la presiune mică, e$plodează"
&cidul percloric este cel mai tare acid dintre toţi acizii izolaţi" (l
formează săruri numite percloraţi" /ercloraţii metalelor alcaline şi
1
8/16/2019 carte grupele principale.doc
52/252
alcalino%păm!ntoase sunt stabili la încălzire, numai percloratul de amoniu
se descompune cu e$plozie, dacă este încălzit peste *===C:
*N5ACl;A → N* R Cl* R *;* R A5*;/ercloraţii metalelor alcaline şi alcalino%păm!ntoase, care sunt
hidrataţi, sunt uşor solubili în apă, cei de 3iR, NaR, #g*R, )r *R, Sa*R2, pe
c!nd cei care nu sunt hidrataţi, sunt mai puţin solubili în apă, cei de @ R,
QbR, CsR şi amoniu2"
-onul perclorat nu este un agent o$idant, dec!t în prezenţa unor
reducători puternici ca ditionitul de sodiu, clorura de titan --2, clorura decrom --2"
01oacizi bromului
&cidul hipobromos, 5;Sr, se obţine numai în soluţie, în urma
reacţiei bromului cu apa:
Sr *l2 R 5*;l2 ⇔ 5R
R Sr %
R 5;SraV2în prezenţa o$idului de mercur"
/rocesul decurge cea mai greu dec!t cel corespunzător obţinerii
acidului hipocloros" În prezenţa unor suprafeţe zgrunţuroase, acidul
hipobromos se descompune în:
5;Sr → 5;Sr;* R *Sr * R *5*;
&cidul hipobromos este un acid slab, sărurile sale, hipobromiţii,sunt stabili şi disproporţionează greu în bromuri şi bromaţi" (ste un agent
o$idant puternic, dar mai slab dec!t acidul hipocloros"
&cidul bromic, 5;Sr;*, este cunoscut numai în soluţie" &cesta se
obţine fie prin reacţia bromatului de argint cu apa de brom:
&gSr;8 R 8Sr * R 85*; → F5;Sr;* R &gSr
fie din reacţia bromatului de bariu cu acid sulfuric diluat:
*
8/16/2019 carte grupele principale.doc
53/252
SaSr;82* R 5*);A → *5;Sr;* R Sa);A
0acă se concentrează prea mult soluţia de acid bromic, bromaţii
sunt compuşi stabili"&t!t acidul bromic, c!t şi sărurile sale, sunt agenţi o$idanţi
puternici şi se reduc la brom" Sromaţii metalelor alcaline se obţin prin
dizolarea bromului în soluţii fierbinţi de hidro$izi concentraţi:
8Sr * R F@;5 → @Sr;8 R @Sr R 85*;
0escompunerea bromaţilor depinde de natura metalului:
% bromaţii de @ R, 5gR, &gR dau bromură şi o$igen:*@Sr;8 → *@Sr R 8;*
% bromaţii de #g*R, .n*R, &l8R dau o$id de metal, brom şi
o$igen:
*#gSr;82* → *#g; R *Sr * R ;*
% bromaţii de /b*R şi Cu*R dau bromura metalului şi
o$idul său:
A/bSr;82* → */b; R */bSr * R *Sr * R 11;*
&cidul perbromic, 5;Sr;8" )%a doedit că acidul perbromic şi
perbromanii pot fi obţinuţi din bromaţi sub acţiunea o$idanţilor foarte
puternici:
NaSr;8aV2 R ?e'*aV2 R 5*;l2 → NaSr;AaV2 R *5'aV2 R ?eg2
Qeacţia de o$idare a bromatului se poate face şi cu fluor în soluţie
bazică:
NaSr;8aV2 R '*aV2 R*Na;5aV2 → NaSr;AaV2 R *Na'aV2 R 5*;l2
/erbromaţii pot fi folosiţi ca o$idanţi, dar iteza reacţiilor lor este mică"
8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
54/252
01oacizii iodului
&cidul hipoiodos, 5;-" (ste cunoscut ca, în soluţii diluate şi se poate obţine dintr%o suspensie apoasă de iod şi o$id de mercur --2" &cidul
hipoiodos este un acid mult mai slab dec!t acidul hipocloros şi acidul
hipobromos"
&cidul hipoiodos disproporţionează rapid în acid iodic şi iodură:
5;- → 5-;8 R *-* R *5*;
5-; este un amfolit:-;% R 5R ⇔ 5-; ⇔ -R R ;5%
constanta de aciditate fiind de apro$imati 1= ori mai mare dec!t cea de
bazicitate"
&cidul iodic, 5;-;*, este un solid incolor obţinut prin dizolarea
pentao$idului de iod în cantitate minimă posibilă de apă fierbinte" )e mai
poate obţine prin o$idarea iodurilor cu acid azotic fumans sau cu alţiagenţi o$idanţi puternici"
&cidul iodic este foarte solubil în apă, în soluţie comport!ndu%se
ca un acid de tărie medie" (l formează săruri care se numesc iodaţi" -odaţii
metalelor alcaline şi alcalino%păm!ntoase se obţin prin acţiunea iodului
asupra hidro$izilor metalelor respectie:
8-* R F;5% → -;8% R -% R 85*;-odatul de potasiu se mai poate obţine şi prin reacţia iodului cu
clorat de potasiu în mediu uşor acid:
@Cl;8 R 8-* R 85*; → 8@-;8 R 85;-;* R *@Cl R 85Cl
&cidul iodic şi iodaţii sunt agenţi o$idanţi în soluţii apoase"
-odaţii se descompun la încălzire, iar modul lor de descompunere
depinde de electronegatiitatea metalului:
A
8/16/2019 carte grupele principale.doc
55/252
% iodaţii metalelor mai electropozitie şi de argint se
descompun în iodura metalului şi o$igen:
===C
*@-;8 → *@- R 8;*
% iodaţii metalelor mai puţin electropozitie se
descompun în o$id de metal şi iod:
*Sa-;82* → *Sa; R *-* R ;*
% iodatul de sodiu are proprietăţi intermediare, adică se
descompune în iod, iodură de sodiu şi o$id de sodiu:
LNa-;8 → *Na*; R ANa- R *-* R 11;*
% iodatul de amoniu se descompune la încălzire complet
în:
*N5A-;8 → N* R -* R ;* R A5*;
*cizii periodici
&cidul periodic sau metaperiodic, 5;-;8, ca şi acidul paraperiodic 5;2-; au fost izolaţi şi caracterizaţi" (ste un acid de tărie
medie şi se cunosc sărurile de sodiu şi argint"
&cidul paraperiodic se obţine prin acţiunea clorului sau bromului
asupra periodatului de argint" &cidul paraperiodic este delicescent şi
foarte solubil în apă, de obicei se comportă ca un acid dibazic slab" (ste
un agent o$idant foarte puternic" /araperiodaţii metalelor alcaline sunt şiei agenţi o$idanţi puternici MA,L,E"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
56/252
@.R*PA A 5I6A A SISTEM*+*I PERIO'IC
CALCOGENI
;$igenul, sulful, seleniul, telurul şi poloniul, elemente aşezate îngrupa a 6- principală a sistemului periodic, formează o familie naturală de
elemente"
)aracteristicile calcogenilor #abel +.
Caracteristici ;$igenO
)ulf S
)eleniuSe
8/16/2019 carte grupele principale.doc
57/252
@.&.Proprie#,-i "iie
)unt substanţe solide, cristalizate sau amorfe, e$cept!nd o$igenul,
care este un gaz"Culoarea se intensifică cu creşterea lui ." ;$igenul este incolor,
sulful galben, seleniu gri%cenuşiu, iar telurul alb%albăstrui"
0ensitatea, punctul de topire, punctul de fierbere, olumul şi raza
atomică şi ionică cresc de la o$igen la telur"
Conductibilitatea termică şi electrică a acestor elemente este mică şi creşte
cu .")olubilitatea în apă a o$igenului este mică, restul calcogenilor
fiind insolubili în apă" )ulful se dizolă în solenţi organici: benzen,
sulfură de carbon, piridină"
#olecula acestor elemente este, la temperatura ordinară, biatomică
la o$igen şi poliatomică la restul elementelor şi de natură coalentă"
3a sulf, seleniu şi telur molecula este formată din L atomi, legaţiîntre ei prin coalenţe" În stare de apori, la temperaturi superioare
punctelor de fierbere, moleculele de sulf, seleniu, telur dein biatomice"
3a temperaturi scăzute, chiar la o$igen, sub formă lichidă sau solidă se
înt!lnesc molecule tetraatomice"
&lotropie: 3a aceste elemente se înt!lneşte fenomeul de alotropie" &stfel,
chiar o$igenul solid este trimorf şi prezintă două puncte de transformarereersibilă, la B**E=C şi la B*AE=C"
3a sulf în stare solidă se cunosc 8 forme cristaline: sulf Z, [ şi \"
0e asemenea, seleniul şi telurul prezintă mai multe ariaţii alotropice,
dintre care mai însemnate sunt: seleniul cenuşiu sau metalic şi seleniul
roşu sau telurul brun şi alb" )ulful, seleniul, telurul pot forma polimeri
homocatenari sau heterocatenari M1,*"
D
8/16/2019 carte grupele principale.doc
58/252
@.2.Proprie#,-i /imie
&u în ultimul strat F electroni de alenţă, iar în penultimul strat, *
sau L , cei din perioadele mici, sau 1L electroni, cele din perioadelemi4locii şi mari" &!nd F electroni de alenţă ele îşi pot completa octetul
fie prin ionizare, fie prin formare de legături coalente"
Prin ioniare. -onizarea acestor elemente este un proces
endoterm"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
59/252
o$igenaţi sunt e$emple tipice de compuşi cu coalenţe normale şi
coordinatie"
Cu hidrogenul, aceste elemente formează hidruri coalente detipul (5*, substanţe gazoase, cu miros neplăcut, e$cept!nd apa, lichid
incolor, inodor şi insipid"
'aţă de o$igen, sulful, seleniul, telurul, poloniul funcţionează cu
numere de o$idare pozitie ariabile: R*, RA şi RF, form!nd compuşi de
tipul (;, (;* şi (;8" Compuşii în care aceste elemente au numărul de
o$idare RF sunt cei mai stabili la sulf, iar la seleniu şi telur, cei cu RA"Compuşii de tipul (;* şi (;8 sunt anhidride ale acizilor de tipul 5*(;8 şi
5*(;A M11,1"
@.3.5aria-ia proprie#,-ilor /imie ?n !rup,
Caracterul electronegati al acestor elemente este inferior
halogenilor şi scade cu creşterea razei atomice de la o$igen la telur"-ndicele de coordinare al acestor elemente creşte cu ." 3a o$igen
este de obicei *, la sulf şi seleniu este egal cu 8, A sau chiar F, iar la telur
F" /rimul element din grupă, o$igenul, ca şi ultimul element poloniul au
unele proprietăţi deosebite, specifice faţă de restul elementelor din grupă"
&stfel, o$igenul este gaz cu mare reactiitate chimică, funcţion!nd
constant cu o alenţă negatiă %*" Compusul hidrogenat al o$igenului 5*
;are caracter amfoter şi punctul de fierbere şi cel de topire anormal de
ridicate faţă de compuşii de acelaşi tip 5*( ai celorlalte elemente din
grupă"
/oloniul, ultimul element din grupă, este radioacti şi formează
alături de telur cationul /oAR"
E
8/16/2019 carte grupele principale.doc
60/252
8/16/2019 carte grupele principale.doc
61/252
% o$izii metalelor nobile şi seminobile se descompun
uşor la încălzire:
===C*5g; → *5g R ;*
% descompunerea piroluzitei:
8#n;* #n8;A R ;*
% descompunerea termică a pero$idului de bariu
*Sa; R ;* ⇔ *Sa;* ==%D===C
b" & sărurilor o$igenate &zotaţii şi cloraţii se descompun
termic, cu dega4are de o$igen:
*@N;8 → *@N;* R ;*
@Cl;8 → @Cl R 8/*;*
#n;*@Cl;A → @Cl R *;*
A" &cţiunea acizilor asupra pero$izilor sau pero$osărurilor"
/ero$izii, la tratare cu acizi pun în libertate apa o$igenată, care
se descompune uşor în apă şi o$igen:
Na*;* R 5*);A Na*);A R 5*;*
5*;* 5*; R1/*;*
" În laborator" În afară de descompunerea termică a o$izilor şi a
sărurilor o$igenate, o$igenul se prepară prin reducerea
permangantului de potasiu de către apa o$igenată, în mediu
acid sulfuric:
*@#n;A R 5*;* R 85*);A @ *);A R *#n);A R ;* R L5*;
F1
8/16/2019 carte grupele principale.doc
62/252
@.@.&.Proprie#,-i "iie
;$igenul este un gaz incolor, inodor şi fără gust, cea mai greudec!t aerul" (ste puţin solubil în apă, solubilitatea o$igenului în apă
permite e$istenţa ieţuitoarelor acatice"
&t!t în stare lichidă, c!t mai ales în stare solidă, moleculele de
o$igen sunt asociate două c!te două, form!nd molecule tetraatomice"
#olecula de o$igen este paramagnetică şi foarte stabilă M8"
@[email protected]#,-i /imie
&tomul de o$igen cu configuraţia electronică 1s**s**pA, îşi poate
completa octetul electronic, fie prin ionizare, fie prin formare de legături
coalente"
1" /rin ionizare"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
63/252
;$igenul manifestă o tendinţă însemnată, la fel ca şi azotul, de a
forma legături de tip p%p ca în C;, C;*, N;, N*;, cetone etc"
Cu unele metale tranziţionale Cu, 'e, #n, 6, Co, formeazăcomplecşi labili"
În sistemele biologice, hemoglobina şi hemocianina, de e$emplu,
formează astfel de complecşi, cu rol de transportori de o$igen"
În reacţiile de o$idare, o$igenul molecular ;* reacţionează
conform reacţiilor:
;* R Ae%
→ *;*%
12;* R *e% → M;**% *2
;* R 1e% → M;*% 82
0upă schema 12 au loc, în general, arderile substanţelor9
schemele *2 şi 82 e$plică formarea pero$izilor şi supero$izilor"
;$igenul reacţionează cu nematel, metale şi substanţe compuse"
a2
8/16/2019 carte grupele principale.doc
64/252
sulfurile, sulfiţii, ditioniţii, azotiţii, o$izii sau ionii: Cr *R, Cu*R,
'e*R, 5g**R, 6*R, rupa - -- --- -6 6 6- 6--Config"
nieluluide alenţă
s1 s* s* p1 s* p* s* p8 s* pA s* p
'ormulagenerală
#R2*;*%
3i
Na@ QbCs
#*R;*%
Se#gCa)r Sa
#*;8
S&l>a-ne)n/b
#*;8#*;
N/&s)bSi
#;*#;8
%))e
8/16/2019 carte grupele principale.doc
65/252
şi deriă de la apă o$igenată prin înlocuirea atomilor de hidrogen cu
atomii metalici"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
66/252
Cei mai mulţi o$izi metalici sunt destul stabili şi nu sunt afectaţi la
temperaturi înalte" 0intre puţinii o$izi care se descompun la încălzire,
d!nd o$igen, sunt cei formaţi de metalele mai puţin actie &g, &u, /t,5g, /d2:
*5g; → *5g R ;*
sau cei formaţi de metale în stări de o$idare superioare instabile, care trec
în o$izi cu în stări de o$idare inferioare, stabile:
*/b;* → */b; R ;*
;$izii amfoteri: &l*;8, Cr *;8, 'e*;8, .n; etc" sunt greu sauinsolubili în apă9 au caracter acid faţă de bazele tari şi caracter bazic faţă
de acizii tari:
.n; R *5R → .n*R R 5*;
.n; R *;5% R 5*; → M.n;52A*%
;$izii indiferenţi sunt o$izi ca: N*;, C; şi bio$izii ca: #n;*,
/b;*, fără proprietăţi acido%bazice faţă de apă, inerţi, care nu se dizolă în
acizi sau baze" Sio$izii au în general caracter o$idant şi o$idează
hidracizii la elementele respectie:
#n;* R A5Cl → #nCl* R *5*; R Cl*
/ero$izii" Conţin ionul ;**%, iar supero$izii ionul ;*% alături de ioni
ai metalelor puternic electropozitie9 reacţionează cu apa conform
reacţiilor:
;**% R 5*; → 5;*% R ;5%
*;*% R 5*; → ;* R 5;*% R ;5%
/ero$izi formează metalele alcaline, alcalino%păm!ntoase şi Cd, .n"
0upă natura legăturilor chimice, o$izii se împart în: ionici % cei
metalici, coalenţi simpli % cei ai C, N, ;, ), ', Cl, Sr, ?e sau coalenţi
FF
8/16/2019 carte grupele principale.doc
67/252
polimerizaţi % cei ai Si, )i, >e, )n, /, &s, )b, S, )e,
8/16/2019 carte grupele principale.doc
68/252
;*; R ( (*R;*% R ;*
• ;$idează la temperatura ordinară, mai ales în prezenţa
umidităţii, toate metalele, e$cept!nd aurul, iridiul, platina"• ;$idează hidrogenul sulfurat, sulfurile, sulfiţii, ditioniţii la
sulfaţi, azotaţii la azotaţi, bromurile şi iodurile la brom şi
iod, #n*R la #n;A% în prezenţa &gR etc"
*#nN;82* R ;8 R 85*; → *5#n;A R ;* R A5N;8
/b) R A;8 /b);A R A;*
*@- R ;8 R 5*; → -* R *@;5 R ;*
• ;$idează uşor apa la o$igen, amoniacul la acid azotos, care, cu
e$cesul de amoniac, formează azotit de amoniu:
*N58 R8;8 N5A N;* R 5*; R 8;*
• ;$idează, de asemenea, multe substanţe organice9 cu cele
nesaturate formează ozonide M8,L"
;n#rebuin-,ri
;zonul este folosit ca dezinfectant" )e utilizează la purificarea
aerului în spaţii închise, la purificarea apei potabile" ;zonul se foloseşte la
albirea fibrelor te$tile egetale şi artificiale, la decolorarea pastei de
h!rtie, de amidon, de zahăr"
@..S*+F*+
@..1.S#are na#ural,
În natură, sulful sau pucioasa se găseşte at!t sub formă liberă, în
regiunile ulcanice, c!t şi sub formă de combinaţii, în sulfuri şi sulfaţi"
FL
8/16/2019 carte grupele principale.doc
69/252
0intre sulfurile cele mai răsp!ndite şi e$ploatate sunt: pirita 'e)*,
calcopirita Cu'e)*, galena /b), blenda .n), iar dintre sulfaţi: gipsul
Ca);A "
*5*;, baritina Sa);A, anglezita /b);A etc"
@..&.Preparare 4i u#iliare
0in zăcăminte de sulf aflate la o ad!ncime de 1=%*== m, acesta
este adus la suprafaţă prin procedeul 'rasch"
Otilizarea ma4oră a sulfului este în obţinerea acidului sulfuric" (ste
de asemenea, folosit pentru obţinerea fungicidelor, insecticidelor, laulcanizarea cauciucurilor, în medicină"
@..2.Proprie#,-i "iie
)ulful se înt!lneşte în mai multe forme alotropice, între care mai
importante sunt sulful cristalizat la temperatura ordinară, sulful
monoclinic sau β şi sulful γ " )ulful rombic este sulful obişnuit, de culoaregalben%citrin, insolubil în apă, foarte puţin solubil în alcool şi eter şi sulful
amorf" )ulful cristalizat e$istă sub trei forme: sulful rombic sau α, formă
stabilă foarte solubil în C)*" )e topeşte la 11*,=C, transform!ndu%se într%
un lichid galben clar"
)ulful monoclinic se obţine sub formă de cristale aciculare, prismatice,
aproape incolore, prin răcirea înceată a sulfului rombic" (ste insolubil înapă şi se dizolă în sulfură de carbon" (ste stabil între E,F şi 11E,*=C%
punctul său de topire" )ub E,F=C trece cu timpul în sulf α, stabil p!nă la
E,F=C, numit punct sau temperatură de tranziţie a sulfului"
(ste interesant comportarea sulfului la încălzire peste p"t", c!nd
prezintă mai multe transformări de culoare şi !scozitate legate de
schimbări care se petrec în moleculele sale M8"
FE
8/16/2019 carte grupele principale.doc
70/252
@..3.Proprie#,-i /imie
3a temperatura obişnuită sulful este mai puţin reacti dec!t
o$igenul, dar la încălzire deine mult mai reacti, reacţion!nd cu aproapetoate elementele" 3a cald se combină cu hidrogenul şi formează sulfura de
hidrogen:
8===C) R 5* → 5*)
Qeacţionează cu halogenii:
∆
*) R Cl* → )*Cl*
şi de obicei formează produşi care conţin legătura sulf%sulf"
Încălzit puternic în aer, se aprinde şi arde cu flacără albastră,
transorm!ndu%se în dio$id şi apoi în trio$id:
) R ;* → );*
*);* R ;* → *);8
3a temperatura camerei, sulful se combină cu metalele actie ca litiu,
sodiu şi potasiu, dar şi cu argintul, cuprul şi mercurul, form!nd sulfuri:
5g R ) → 5g)
Cu celelalte metale, sulful formează sulfuri numai la temperaturi
înalte" În reacţiile cu metalele, sulful se comportă ca un agent o$idant"
)pre deosebire de o$igen, care este e$clusi un o$idant, sulful poate
acţiona şi ca reducător, aceasta fiind comportarea sa predominantă în
reacţii ca:
*5N;8 R ) → *N; R 5*);A
*5*);A R ) → 8);* R *5*;
@ *Cr *;D R ) → Cr *;8 R @ *);A
*@Cl;8 R 8) → *@Cl R 8);*
D=
8/16/2019 carte grupele principale.doc
71/252
Oltima reacţie are loc cu e$plozie" )ulful, în soluţii alcaline,
disproporţionează, form!nd sulfură şi sulfit:
8) R F@;5 → *@ *) R @ *);8 R 85*;
@..Combina-iile /i0ro!ena#e ale elemen#elor 0in !rupa 5I prinipal,
;$igenul, sulful, seleniul şi telurul se combină direct cu
hidrogenul, form!nd compuşi binari de tipul (5*, substanţe gazoase, cu
miros neplăcut şi to$ice, e$cept!nd apa"/rimul dintre compuşii hidrogenaţi ai nemetalelor din grupa 6-%a
este apa, în timp ce restul hidrurilor se comportă, în soluţii apoase, ca
monoacizi slabi şi biacizi foarte slabi" Caracterul acid creşte cu creşterea
razei ionice de la ;*% la
8/16/2019 carte grupele principale.doc
72/252
@.1.1.S#are na#ural,
În natură, apa se găseşte în stare lichidă, solidă şi gazoasă"
8/16/2019 carte grupele principale.doc
73/252
strat fin alb%strălucitor" Sruma este dăunătoare culturilor" ;amenii iau
măsuri de prote4are a culturilor, făc!nd focuri mocnite în grădini sau în
liezi" 'umul cald împiedică formarea brumei"
%,pa0a se formează în timpul iernii, c!nd temperatura aerului scade sub
zero grade" /icăturile de apă îngheaţă şi se transformă în fulgi de zăpadă"
'ulgii de zăpadă cad pe păm!nd, acoperindu%l" )ub zăpadă, culturile sunt
ferite de gerul iernii" Oneori, !ntul sufl] zăpada de pe c!mp şi culturile
pot îngheţa9 de aceea, oamenii aşează pe c!mpuri un fel de garduri numite
parazăpezi" Cu c!t este mai mult] zăpadă pe c!mpuri iarna, cu at!t
primăara a pătrunde mai multă apă în sol la rădăcinile plantelor"
+apoi-a se formează iarna, în zilele mai calde, c!nd cad picături de apă
amestecate cu fulgi de zăpadă"
Poleiul este o po4ghiţă de gheaţă care se formează iarna deasupra solului,ca urmare a unei ploi mărunte" /e străzi, poleiul îngreuneaz] mul
circulaţia, faoriz!nd accidentele" /lantele au de suferit din cauza
poleiului MF"
D8
8/16/2019 carte grupele principale.doc
74/252
@.1.&.Proprie#,-i "iie
+e!,#uri ?n moleula 0e ap,
&igura 2.5egături în moleculele de apă
0upă cum bine ştim formula e$actă a moleculei de apă este 5*;
* atomi de hidrogen sunt legaţi de un atom de o$igen2, formula a fost
înfiinţată de italianul )tanislau" &pa curată este transparentă, inodoră şi nu
are gust" În strat subţire este incoloră iar în strat mai gros albastră"
&nomalia densităţii apei are o mare influenţă asupra climei planetei şi a
ieţii animalelor şi plantelor" C!nd apa r!urilor, a lacurilor şi a mărilor
scade sub A grade, ea nu mai cade la fund ci, fiind mai uşoară răm!ne la
suprafaţă şi îngheaţă aici"
'iind prote4ate de stratul de gheaţă, apele mai ad!nci nu îngheaţă p!nă la fund, ci au, sub stratul de gheaţă, temperatura de A grade la care
iaţa poate continua"
&pa lichidă din natură nu este niciodata pură, fiindcă ea dizolă o
parte din substanţele solide şi gazoase cu care ine în contact" Cea mai
curată apă este apa de ploaie sau cea rezultată din topirea zăpezii"
DA
8/16/2019 carte grupele principale.doc
75/252
&pa izoarelor şi a r!urilor conţine dizolate gazele din atmosferă:
o$igen, azot şi bio$id de carbon, apoi cationii: calciu, magneziu, sodiu, şi
anionii de carbonat, sulfat şi clorură" Cea mai importantă sare conţinută înapa de izor sau de r!u este carbonatul acid de calciu" ; apă conţin!nd
mult carbonat acid de calciu, o apă dură, nu face spumă cu săpunul
deoarece el se descompune la fierberea apei în carbonat de calciu
insolubil"
S#,rile 0e a!re!are ale apei
S#area $oli0, a apei S#area li/i0, a apei S#area !aoa$, a apeiC!nd un solid se încălzeşte,moleculele ibrează tot mai
tare, p!nă c!nd nu%şi maimenţin poziţiile" &tunci
solidul se topeşte şi deinelichid, iar moleculele alunecă
unele peste altele"
C!nd un lichid se încălzeşte,moleculele se mişcă tot mairepede, p!nă c!nd părăsesclichidul, form!nd un gaz"
C!nd un lichid este suficientde cald, începe s] fiarbă"
Sulele de gaz din lichid seridic] la suprafaţă"
/entru a transforma un gazîntr%un lichid sau un lichidîntr%un solid, trebuie să%lrăceşti pentru a%i lua din
energie şi a%i încetini agitaţiamoleculară" Ca să transformi
apa în gheaţă, trebuie s%orăceşti în frigider pentru a%i
micşora energia"
&igura 3. 'tările de agregare ale apei
On caz interesant de reţea moleculară este cel al apei în stare
solidă (!/ea-a)"
D
http://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/4.htmhttp://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/5.htmhttp://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/6.htmhttp://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/5.htmhttp://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/6.htmhttp://www.e-scoala.ro/referatanc/apa/4.htm
8/16/2019 carte grupele principale.doc
76/252
În gheaţă se găseşte un număr aproape dublu de legături de
hidrogen dec!t în apa lichidă"
&cest lucru este e$plicat de faptul că cei doi atomi atomi de hidrogenlegaţi coalent de o$igen formează
două legături de hidrogen cu
moleculele ecine" 0eoarece cele
două coalenţe din apă au o
anumită orientare un unghi de
1=^2, moleculele de apă suntorientate în cristalul de gheaţă după
o schemă tetraedrică" 0in cauza
acestei aşezări a moleculelor,
cristalul de gheaţă are o structură
af!nată cu goluri2"
'igura F" )tructura cristalului de gheaţă
)tructura internă a gheţii e$plică unele anomalii ale apei: densitatea gheţii
mai mică dec!t a apei lichide, creşterea olumului prin solidificarea
îngheţarea2 apei M8"
@.1.2.Proprie#,-i /imie
#olecula de apă, a cărei sinteză este o reacţie puternic e$otermă,
este foarte stabilă"
0in determinări de conductibilitate s%a stabilit că în apa lichidă
procentul de ioni de hidrogen ca şi cel de ioni hidro$id este foarte mic,
apa fiind foarte puţin ionizată"
Între moleculele ionizate şi ionii formaţi se stabileşte un echilibru
dinamic:
DF
8/16/2019 carte grupele principale.doc
77/252
5*; ⇔ 5R R ;5%
caracterizat de constanta @T M5RM;5% 1,=A$1=%1A la *=C"
&pa poate funcţiona şi ca acid, şi ca bază" În consecinţă,moleculele de apă pot reacţiona ca specii chimice care, fie au funcţii
acide, fie au funcţii bazice"
Qeacţii cu specii chimice care au funcţii acide:
% acizi tari:
5Cl R 5*; → Cl% R 58;R
% acizi slabi:5CN R 5*; ⇔ CN% R 58;R
% cationi, acizi con4ugaţi bazelor slabe, mai tari ca apa:
MCu5*;2A*R R 5*; ⇔ MCu5*;28;5R R 58;R
% anhidride acide o$izi acizi2:
);8 R 5*; ⇔ 5);A% R 5R
Qeacţii cu specii chimice care au funcţii bazice:
% baze tari:
Na;5 R 5*; → Na;5*R R ;5%
% baze slabe, moleculare:
N58 R 5*; ⇔ N5AR R ;5%
% anioni, baze con4ugate acizilor slabi, mai tari ca