IV.TIPURI DE REACȚII CHIMICE. REACȚIA DE DESCOMPUNERE.

IV.1. Reacția de descompunere

Știind că următoarele două reacții sunt reacții de descompunere, descoperă caracteristica comună a celor două reacții:

CuCO3 = CuO + CO2

AgCl = Ag ↓ + Cl2

Observăm că avem un reactant și doi produși de reacție.

Definiţie

Reacția de descompunere este reacția în care avem un singur reactant și mai mulți produși de reacție.

important
  • Reactantul (A) este întotdeauna o substanță compusă.

  • Produșii reacției (B și C) pot fi atât substanțe simple, cât și substanțe compuse.

important

Ca tipuri de reacții de descompunere avem:

  • Reacția de descompunere termică (prin încălzire) a unor carbonați, hidroxizi, oxizi etc.

  • Reacția de descompunere electrolitică (cu ajutorul curentului electric).

  • Reacția de descompunere catalitică (cu ajutorul unui catalizator, care nu participă la reacție, doar mărește viteza reacției ; el se regăsește în întregime în produșii de reacție).

  • Reacția de descompunere la lumină a halogenurilor de argint.

Experiment

1. Descompunerea acidului carbonic (sifonului)

Materiale necesare: apă carbogazoasă (sifon), hârtie de turnesol (de pH), paste.

Descrierea experimentului:

  • Desfă dopul unei sticle de 0,5 L și introdu în apa carbogazoasă o hârtie de turnesol și câteva paste (preferabil mai ușoare și 3-4 bucăți).

  • Ce observi ?

Observaţie

Apa carbogazoasă înroșește hârtia de turnesol, iar pastele sunt antrenate într-o mișcare continuă în apă.

Concluzia experimentului:

Apa carbogazoasă (sifonul) este acid carbonic și de aceea înroșește hârtia de turnesol.

Acidul carbonic se descompune în apă și dioxid de carbon.

Această reacție este reversibilă (poate avea loc în ambele sensuri).



Aplicaţii

Reacția de descompunere este importantă, întrucât se obțin substanțe chimice cu multe utilizări:

  • var nestins – CaO;

  • oxigen – O2;

  • hidrogen – H2;

  • clor – Cl2;

  • mercur - Hg;

  • unele metale – Al etc.

Calcarul (piatra de var) - CaCO3 se descompune în cuptoare speciale, la temperaturi de 1000°C , obținându-se, la scară industrială, varul nestins (CaO), care este unul dintre cele mai importante materiale de construcții.



IV.2. Reacția de descompunere termică.

Experiment

2. Descompunerea carbonatului de cupru

Materiale necesare: creuzet, carbonat de cupru, spirtieră, trepied, sită de azbest chibrit, spatulă, eprubetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor !

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet un vârf de spatulă de carbonat de cupru.

  • Așază creuzetul pe sita de azbest cu trepied și încălzește-l la flacăra spirtierei.

  • După puțin timp mută carbonatul de cupru într-o eprubetă și continuă încălzirea lui în flacără. Vino cu un băț de chibrit aprins deasupra eprubetei.

  • Ce observi ?

Observaţie

Prin încălzire carbonatul de cupru verzui se transformă într-un solid negru, iar gazul degajat stinge flacăra chibritului.

Concluzia experimentului:

Carbonatul de cupru se descompune termic cu formare de oxid de cupru II – CuO , de culoare neagră și dioxid de carbon – CO2, care stinge flacăra. Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant:




Experiment

3. Descompunerea hidroxidului de cupru

Materiale necesare: creuzet, hidroxid de cupru, spirtieră, trepied, sită de azbest chibrit, spatulă, pahar Berzelius.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor !

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet un vârf de spatulă de hidroxid de cupru.
  • Așază creuzetul pe sita de azbest și încălzește-l la flacăra spirtierei.
  • Când aproape tot hidroxidul s-a înnegrit, pune deasupra creuzetului un pahar Berzelius uscat.
  • Ce observi ?
Observaţie

Prin încălzire hidroxidul de cupru verde-albăstrui se transformă într-un solid negru și pe pereții paharului apar picături de apă.

Concluzia experimentului:

Hidroxidul de cupru se descompune la cald și formează oxidul de cupru II – CuO , de culoare neagră și vapori de apă – H2O, care se condensează pe pereții paharului Berzelius. Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant:




Experiment

4. Cum crește aluatul pentru prăjituri pufoase ?

Materiale necesare: eprubetă, bicarbonat de amoniu (amoniu alimentar) sau praf de copt (bicarbonat de sodiu), spirtieră, chibrit, spatulă, clește de lemn!

Atenție

Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!

Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă un vârf de spatulă de bicarbonat de amoniu.
  • Ține eprubeta cu cleștele de lemn și încălzește-o la flacăra spirtierei.
  • Introdu în eprubetă un chibrit aprins. Ce observi ?
  • Adu cu mâna spre nas gazul rezultat. Ce observi ?
  • Privește cu atenție pereții eprubetei în partea de sus. Ce observi ?
Observaţie

Prin încălzire bicarbonatul de amoniu se descompune cu degajare de dioxid de carbon (stinge flacăra bățului), amoniac (cu miros înțepător) și vapori de apă (care condensează pe pereții eprubetei).

Concluzia experimentului:

Bicarbonatul de amoniu, prin încălzire, se descompune și formează trei produși gazoși: dioxid de carbon (CO2), amoniac (NH3) și apă sub formă de vapori. Acești trei produși gazoși formează goluri în aluat și astfel prăjiturile ies foarte pufoase.

Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant:




Experiment

5. Descompunerea cloratului de potasiu

Materiale necesare: eprubetă, clorat de potasiu, dioxid de mangan (catalizator) spirtieră, chibrit, spatulă, clește de lemn, așchii de brad.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Cloratul de potasiu este exploziv! Atenție când lucrezi cu surse de foc!

Descrierea experimentului:

  • Pune în epubetă un vârf de spatulă de clorat de potasiu (cristale albe) și puțin praf negru de dioxid de mangan.
  • Ține eprubeta cu cleștele de lemn și încălzește-o la flacăra spirtierei.
  • Vino cu o așchie de brad care are câteva puncte incandescente și arunc-o în eprubetă.
  • Ce observi ?
Observaţie

Prin încălzire cloratul de potasiu se descompune energic, cu degajare de oxigen, care aprinde așchia de brad cu puncte incandescente.

Concluzia experimentului:

Cloratul de potasiu, la cald și în prezența catalizatorului (MnO2), se descompune și formează clorură de potasiu – KCl , de culoare albă și oxigen – O2. Dioxidul de mangan nu participă la reacție, el se regăsește neconsumat în produșii de reacție. Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant.




IV.3. Reacția de descompunere electrolitică.

Experiment

6. Descompunerea apei în hidrogen și oxigen

Materiale necesare: 2 eprubete, apă, electrolizor, chibrit, acid sulfuric diluat, baterie, mănuși chirurgicale, așchie de brad.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Acidul sulfuric este caustic ! Atenție când lucrezi cu surse de foc !

Descrierea experimentului:

  • Pune în electrolizor (vas de electroliză cu doi electrozi de grafit) apă și adaugă puțin acid sulfuric, pentru a o face conductoare (apa pură este izolatoare).
  • Umple cele două eprubete tot cu apă acidulată, ca în electrolizor și pune-le pe fiecare electrod, astfel încât să nu se verse apa din ele.
  • Leagă cei doi electrozi la o baterie și așteaptă până când în eprubete apa este înlocuită de două gaze.
  • Vino cu o așchie de brad care are câteva puncte incandescente deasupra eprubetei de la anod (electrodul pozitiv, legat la borna plus a bateriei). Ce observi ?
  • Vino cu un chibrit aprins deasupra eprubetei de la catod (electrodul negativ, legat la borna minus a bateriei). Ce observi ?
Observaţie

La anod s-a degajat oxigen, care aprinde așchia de brad cu puncte incandescente, iar la catod s-a degajat hidrogen, care arde în prezența oxigenului din aer cu o pocnitură.

Concluzia experimentului:




IV.4. Reacția de descompunere catalitică.

Experiment

7. Descompunerea apei oxigenate

Materiale necesare: eprubetă, apă oxigenată 12%, dioxid de mangan (catalizator), chibrit, spatulă, clește de lemn, așchii de brad.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Apa oxigenată concentrată este caustică! Atenție când lucrezi cu surse de foc !

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă apă oxigenată 12% și puțin praf negru de dioxid de mangan.

  • Ține eprubeta cu cleștele de lemn și vino deasupra ei cu o așchie de brad cu puncte incandescente.

  • Ce observi ?
Observaţie

Apa oxigenată cu catalizator (MnO2) se descompune energic, cu degajare de oxigen, care aprinde așchia de brad cu puncte incandescente.

Concluzia experimentului:

Apa oxigenată, în prezența catalizatorului (MnO2), se descompune și formează apă – H2O și oxigen – O2. Iată de ce apa oxigenată are rol de dezinfectant și decolorant: oxigenul degajat la descompunerea ei, la lumină, distruge microbii și decolorează sângele de pe o rană sau în cosmetică, la decolorarea părului.

Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant:




IV.5. Reacția de descompunere la lumină a halogenurilor de argint.

Experiment

8. Descompunerea halogenurilor

Materiale necesare: creuzet, bromură de argint.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Atenție bromura de argint este toxică!

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet puțină bromură de argint (observă-i culoarea albă).
  • Lasă la lumină bromura de argint.
  • Ce observi ?
Observaţie

La lumină bromura de argint, albă, s-a descompus într-un produs gri-închis.

Concluzia experimentului:

Halogenurile de argint sunt fotosensibile. Ele se descompun în prezența luminii în elemenele componente. Bromura de argint se decompune în argint – Ag (care se oxidează în aer și se înnegrește) și brom – Br2.

Este o reacție de descompunere, întrucât avem un singur reactant:




IV.6. Calcule stoechiometrice

IV.6.1. Calcule stoechiometrice cu concentrație procentuală.

Problemă model

1) Într-un vas se găsește 9066,67 g soluție de apă oxigenată 3%. Vasul se lasă descoperit și la lumină pentru a descompune apa oxigenată.

Se cere:

a) Câți litri de oxigen se degajă ?

b) Ce cantitate de apă rămâne în vas după descompunerea completă a apei oxigenate ?

Rezolvare:

  • Scriem reacția chimică și apoi o egalăm (scriem ecuația chimică):

    • 2H2O2 = 2H2O + O2

    • Aceasta se citește astfel: 2 moli de apă oxgenată se descompune în 2 moli de apă și 1 mol de oxigen.

  • Aflăm cantitatea de apă oxigenată din soluția dată :



  • Citim datele problemei și subliniem substanțele care se dau și cele care se cer și le trecem sub substanțe:


  • Numai pentru substanțele subliniate, deasupra lor se notează masele molare înmulțite cu coeficienții respectivi din fața substanței.

    • Calculăm masa molară a H2O2 și a H2O :

    • μ H2O2 = 2 ∙ AH + 2 ∙ AO = 2 ∙ 1 + 2 ∙ 16 = 34 g/mol

    • μ H2O = 2 ∙ AH + 1 ∙ AO = 2∙ 1 + 1 ∙ 16 = 18 g/mol



  • Din proporțiile astfel obținute se calculează necunoscutele:


9066,67 g soluție H2O2 – 272 g H2O2 = 8794,67 g H2O din soluția inițială

z' = 8794,67 g H2O din soluția inițială + 144 g H2O rezultată în urma reacției de descompunere = 8.938,67 g H2O


IV.6.2. Calcule stoechiometrice cu randament.

Problemă model

1) Varul (CaO) se obține prin descompunerea termică a calcarului (CaCO3). Calculează cantitatea de CaO care se obține din 500 kg de calcar, dacă transformarea lui are loc cu un randament de 95%.

Rezolvare:

  • Determinăm masa de substanță transformată, folosind formula randamentului:


  • Calculăm masele molare ale CaCO3 și CaO:

    • μ CaCO3 = 1 ∙ ACa + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 40 + 12 + 3 ∙ 16= 100 kg/mol

    • μ CaO = 1 ∙ ACa + 1 ∙ AO = 40 + 16= 56 kg/mol

  • Scriem datele problemei pe ecuația chimică și calculăm masa CaO obținută:


IV.7. Sinteză recapitulativă - Reacția de descompunere

Definiţie

Reacția de descompunere este reacția în care avem un singur reactant și mai mulți produși de reacție.

important
  • Reactantul (A) este întotdeauna o substanță compusă.

  • Produșii reacției (B și C) pot fi atât substanțe simple, cât și substanțe compuse.

important

Ca tipuri de reacții de descompunere avem:

  • Reacția de descompunere termică (prin încălzire) a unor carbonați, hidroxizi, oxizi, etc.


  • Reacția de descompunere electrolitică (cu ajutorul curentului electric).


  • Reacția de descompunere catalitică (cu ajutorul unui catalizator, care nu participă la reacție, doar mărește viteza reacției; el se regăsește în întregime în produșii de reacție).


  • Reacția de descompunere la lumină a halogenurilor de argint.


IV.8. Exerciții recapitulative - Reacția de descompunere.

Exerciții recapitulative - Reacția de descompunere.

1) Completează următoarele afirmații :

a) Reacția de descompunere este reacția în care avem un singur…………….

b) Schema reacției de descompunere este :…………………………………..

c) Reactantul este întotdeauna o substanță …………….................................

d) Produșii reacției pot fi atât substanțe …………, cât și substanțe …………..


2) Completează substanțele lipsă și scrie ecuațiile chimice:

a) AgCl → ........ + Cl2

b)...... → CaO + CO2

c)Cu(OH)2 → ........ + H2O ↑

d) H2O → 2H2↑ + …….....

e) H2O2 →........ + O2

f) CuCO3 → CuO + .........


3) Ce puritate are piatra de var (carbonat de calciu cu impurități), dacă în urma descompunerii sale s-au obținut 280 kg de var (oxid de calciu)?


4) Ce cantitate de argint se obține în urma descompunerii a 200 g soluție de clorură de argint 40% .



IV.9. Test de autoevaluare - Reacția de descompunere.

Test de autoevaluare - Reacția de descompunere.

1. Completează substanțele lipsă și scrie ecuațiile chimice: -2p

a) AgBr → Ag + ......

b) MgCO3 → MgO + .......

c) H2O → O2 ↑ + ……

d) ........ → CuO + CO2


2. Se dă următoarea schemă: -2p

H2O2 → a + b ↑

a → c ↑ + b ↑

b + Zn → d

c + Br → e

HgO → b↑ + f

a) Identifică substanțele a, b, c, d, e și f.

b) Scrie ecuațiile chimice din schemă.


3. Ce cantitate de oxid de calciu se obține prin descompunerea a 200 kg de carbonat de calciu de puritate 80%? -2p


4. Ce cantitate de apă se găsește într-un vas în care a avut loc descompunerea a 500 g apă oxigenată 15% și ce volum de gaz s-a degajat? -2p


Oficiu –2p