Materie Examen Final Chimie

Clasificarea conductorilor

Din punct de vedere al conductiei curentului electric, corpurile materiale se impart in conductori si izolatori (dielectrici). Conductorii la randul lor se clasifica in:conductori de ordinul I (conductori electronici sau metalici), in care conductibilitatea este de natura electronica, deci se datoreaza unui flux de electroni. De exemplu: metale, aliaje, combinatii intermetalice.grafit etc.

conductori de ordinul II (conductori ionici sau electroliti), in care conductibilitatea este de natura ionica, deci se datoreaza deplasarii ionilor prin electrolit. De exemplu: saruri topite, solutii apoase de acizi, baze sau saruri minerale, amine, solutii de acizi organici etc.Conductibilitatea electronica este de circa 105 ori mai mare decat ceaionica.conductorii micsti, care conduc simultan prin electroni si ioni. De exemplu: y-Ag2S conduce 80% ionic si 20% electronic;semiconductori, a caror conductie este asigurata de electroni si goluri. De exemplu: elemente monoatomice (Si, Ge, Te), halogenuri (Agi, Cui), oxizi (ZnO, CoO, CuO, NiO, Cr203, Fe203), sulfuri si seleniuri (PbS, PbS2, Ag2Se, Ag2S, CdS).Izolatorii nu sunt strabatuti de curentul electric. De exemplu: sticla, mica, portelanul, lichide si cristale organice, unii polimeri.Electrolitii fac obiectul electrochimiei, care studiaza relatiile cantitative dintre curentul electric si reactiile chimice care il insotesc.

Disocierea electroliticaElectrolitii sunt conductori de ordinul II, care conduc curentul electric cu transport de materie, prin ioni pozitivi si negativi. Procesul de desfacere sub forma de ioni a unui electrolit se numeste disociere electrolitica. Dupa modul cum apar ionii substantelor, electrolitii se impart in electroliti reali si electroliti potentiali.Electrolitii reali (ionofori) in stare solida cristalizeaza in retea ionica (ex: NaCI, KCI) si, deci, ionii preexista in reteaua cristalina. Legatura ionica din cristale poate fi labilizata fie prin topirea substantei, si, astfel, rezulta o topitura ionica conductoare, fie prin dizolvarea intr-un solvent polar adecvat, cand ionii trec in solutie ca urmare a interactiunii lor cu moleculele dipolare din solvent, prin formare de legaturi ion - dipol, rezultand ioni solvatati (hidratati, daca solventul are apa). De exemplu: Na*Cr < ^';0 ) Na+ +CI"

cristal hidratat hidratatElectrolitii potentiali (ionoqeni) , in stare solida cristalizeaza in retele moleculare In nodurile retelei cristaline sunt molecule polare, formate din atomi legati covalent. Ionii apar la dizolvarea electrolitului in apa sau in alt solvent polar, ca urmare a accentuarii polaritatii legaturii covalente si a ruperii ei sub actiunea moleculelor polare de solvent. De exemplu:H+6-cr6 < "u-? >H3o*+crlegatura covalenta hidratat polara.Electrolitii ionofori se disociaza complet in ioni, cand sunt dizolvati in solventi polari. Cei ionogeni se disociaza complet, cand polaritatea legaturii covalente este mare si partial, cand polaritatea legaturii este mica. Aprecierea cantitativa a disociatiei electrolitice se face prin marimea fizico - chimica introdusa de Arrhenius, numita grad de disociere, a, definit ca raportul dintre numarul de molecule disociate si numarul total de molecule dizolvate. Daca g=1, electrolitii sunt practic total disociati in solutii de concentratii 0,1 - 0,01 m. Ei se numesc electroliti tari. De exemplu: majoritatea sarurilor, acizi si baze tari (H2SO4, HNO3, NaOH, KOH etc). Disocierea se reprezinta:AB<^- A+B+ (4.1)Daca g<<1, electrolitii sunt partial disociati in solutie. Ei se numesc electroliti slabi. De exemplu: acizi organici, amine, fenoli, acid carbonic, acid cianhidric, amoniac, HgCb, Hg(CN)2 etc. Disocierea electrolitilor slabi se reprezinta printr-o reactie de echilibru: AB A"+B+ (4.2)caracterizata de o constanta de echilibru (constanta de ionizare sau disociere. Ki):*,=W (4.3)[AB]Admitand ca, prin dizolvarea electrolitului AB s-a obtinut concentratie c moli/l, iar din aceasta s-a ionizat fractiunea a rezulta ca la echilibru, concentratiile speciilor vor fi:

[AB]=c-ac=c(1-a),[A_]=ac; [B+]=ac :Prin urmare: K = acJtc=^li (44) c(l - a) 1-a iar daca a<<1 Kj=a2c(4.4') Relatia (4.4) este cunoscuta sub numele de legea dilutiei a lui Ostwald si stabileste legatura dintre constanta de ionizare, Kh si gradul de disociere, a, a unui electrolit. Se aplica numai solutiilor de electroliti slabi deoarece pentru electrolitii tari a creste cu dilutia si nu se mai obtin valori constante pentru Kj. in solutii ideale, stare atinsa numai_ la dilutie infinita a solutiei, ionii de semn contrar nu se influenteaza reciproc. in solutii reale, concentrate, in solutii de electroliti tari, se inregistreaza abateri de la legea dilutiei a lui Oswald, datorate interactiilor dintre ioni. in acest caz notiunea de concentratie, c, a fost inlocuita cu cea de activitate termodinamica, a: a=fc, unde f - coeficientul (factor) de activitate, indica abaterea solutiei de concentratie c, fata de solutie standard de dilutie infinita. La dilutie infinita, f-->1 si a-*c. Asadar, electrolitii tari

au Ki>1 $i a=1, iar electrolitii slabi au Ki<10"2 si a<0,01. intre aceste limite, se afla electrolitii medii (intermediari) cu 10^(K<1 si 0.01<a<0,05.in functie de natura electrolitului, acid, baza sau sare, constanta de ionizare, Ki, se numeste, respectiv, constanta de aciditate, Ka, constanta de bazicitate,Kh, si constanta de hidroliza, Kh. Astfel, pentru acidul HA: ha^-->> hva ; K,, = l" jl" j(4.5)[HA]pentru baza, BOH:[BOH] HA ^ BVHO-;KB = ft'i(4.6)AJB] iar pentru sarea AB:

AB H;? A+B+ATt = (4.7)Apa este un electrolit foarte slab, numai o molecula din 550.000.000

molecule apa se disociaza: H20 -<"> H++HCT (4.8) Cum ionul de hidrogen din cauza campului electric intens pentru un volum foarte mic, se ataseaza de o molecula de apa si exista ca ion de hidroniu H30+, echilibrul (4.8) se scrie ca: 2H20 H30++HO (4.9)Pentru simplificare se mentine notatia H+ pentru ionul de hidrogen (hidroniul): Constanta de ionizare a apei:K =MM(4.9)H20