Structura moleculară sect11 Formule chimice formula brută formula moleculară formula structurală

Concepte generale Observabilă Categorie superioară Caracterizare Univers - Icircntreg spaţiul de observare Materie Univers Icircntreg spaţiul de observabile Energie radiantă Materie au o viteză comparabilă cu viteza luminii Radiaţii β γ etc Energie radiantă Se diferenţiază prin proprietăţi Corpuri Materie au o viteză mult mai mică decacirct viteza luminii Ansambluri de materiale

Corpuri pot avea o compoziţie (chimică) variabilă şi discontinuă

Materiale Ansambluri de materiale

pot avea compoziţie (chimică) variabilă dar nu discontinuă

Amestecuri de substanţe

Materiale au compoziţie definită

Substanţe (omogene) Amestecuri de substanţe

compoziţie (chimică) constantă

Substanţe eterogene Amestecuri de substanţe

compoziţie (chimică) variabilă

Soluţie Amestecuri de substanţe

stare de agregare solidă sau lichidă

Aliaj Soluţie amestecuri de metale icircn stare de agregare solidă sau lichidă

Compus chimic Substanţe (omogene) Au o structură chimică definită şi unică Cantitatea de substanţă Molul reprezintă cantitatea de substanţă care conţine atacirctea specii (atomi molecule ioni unităţi de formule electroni sau alte entităţi specificate) cacircţi atomi există icircn 12 g din izotopul 12C adică NA asymp 60231023 electronimol NA fiind numărul lui Avogadro Numărul de moli notat cu n este dat de relaţia n = NNA şi reprezintă cantitatea de substanţă ce conţine N entităţi specificate Consecinţă Proprietăţile sunt clasificate icircn extensive (depind de dimensiunea probei exemple masa şi volumul) şi intensive (independente de dimensiunea probei exemple temperatura densitatea presiunea) Proprietăţile molare sunt mărimi intensive şi se calculează pe baza proprietăţilor extensive cu formula Xm = Xn unde X este o proprietate extensivă iar n este numărul de moli din probă şi Xm este proprietatea molară asociată proprietăţii extensive X Exemple de mărimi intensive divide Vm - volum molar - proprietate intensivă asociată proprietăţii extensive volum V divide M - masa molară - masa probei icircmpărţită la cantitatea de substanţă M = mn [M] = gmol-1 divide Cm - concentraţia molară sau molaritatea unui solvat - numărul de moli de substanţă dizolvată

icircntr-un litru de soluţie cm = nVs [cm] = moll-1 = M divide mm - concentraţia molală sau molalitatea - numărul de moli de substanţă dizolvată raportată la

masa de solvent folosit pentru a prepara soluţia mm = nms [mm] = molkg-1 Exemple de mărimi extensive divide cP(mj) - concentraţia procentuală de masă - numărul de unităţi (g kg) din substanţa j

considerată conţinut icircn 100 de unităţi (100g 100kg) din amestec cp(mj)=mjmiddot100Σjmj [] divide cP(Vj) - concentsraţia procentuală de volum - volum de substanţă pură se află icircn 100 ml (100

cm3) de amestec cp(Vj)=Vjmiddot100ΣjVj [] Fracţia molară xj a componentului j dintr-un amestec xj=njΣjnj este o mărime intensivă Demonstraţie fie un amestec P cu compoziţia exprimată prin raportul numărului de molecule din fiecare component j icircn amestec pentru α1α2hellipαJ (cum ar fi pentru C2O4H2 α1α2α3 = 242 = 121 = ) şi numărul de moli n

1

xj =jj

j

nnΣ

=jj

j

jjjj

jjj

jj

j

A

jj

A

j

NN

NN

NN

NN

αΣ

α=

αΣαsdotΣ

αΣαsdot=

Σ=

Σ

Expresia rezultată nu depinde decacirct de compoziţia dată de proporţie şi nu depinde de numărul de moli sau molecule implicate aşa că este o mărime intensivă Densitatea ρ unui amestec ρ = ΣjmjΣjVj este o mărime intensivă Demonstraţie se pleacă de la formula de definiţie a densităţii icircn care se explicitează masele

ρ = m

jjj

jj

jjj

jj

jjj

jj

jjj

VMx

nVMx

VMxn

VMn Σ

=Σ

Σ=

Σ

sdotΣ=

Σ

Σ

Icircn expresia rezultată intervin numai mărimi intensive (xj Mj şi Vm) şi atunci defineşte o mărime intensivă Numere cuantice Cacircte numere cuantice sunt necesare pentru a descrie un sistem dat - nu are un răspuns universal pentru fiecare sistem trebuie găsit răspunsul pentru a permite o analiză completă a sistemului Icircn mod evident un sistem cuantificat necesită cel puţin un număr cuantic Elementele chimice se pot descrie pe baza electronilor cu ajutorul a patru numere cuantice divide n - număr cuantic principal (strat) n = 0 1 divide l - număr cuantic secundar (substrat) l = 0n-1 divide m - număr cuantic terţiar (orbital) m = -ll divide s - număr cuantic cuaternar (spin) s = plusmnfrac12 Exemplu (Hg - Z=80 - număr atomic)

Icircnvelişul de electroni Ordinea de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 complectare (energii)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 5g18 6s2 apariţie (cuantic)

divide n=1 o l=0

m=0 bull s=plusmnfrac12 rarr 1s2

divide n=2 o l=0

m=0 bull s=plusmnfrac12 rarr 2s2

o l=1 m=-101

bull s=plusmnfrac12 rarr 2p6 divide n=3

o l=0 rarr 3s2 o l=1 rarr 3p6 o l=2

m=-2-1012 bull s=plusmnfrac12 rarr 3d10

divide n=4 o l=0 rarr 4s2 o l=1 rarr 4p6 o l=2 rarr 4d10 o l=3

m=-3-2-10123 bull s=plusmnfrac12 rarr 4f14

divide etc

2

Valenţa divide Este o proprietate atomică (altă proprietate atomică numărul atomic Z) divide Bazată pe tendinţa elementelor de a-şi stabiliza structura de electroni

o Structuri stabile s2 p3 p6 d5 d10 etc divide Exemplu - C - carbon (Z=6) 1s2 2s2 2p2 rarr 1s2 2s2 2p6 C4- (CH4) divide Valenţe principale (preferate) secundare (rare) şi elementale (molecule homoatomice)

o H +1 (H2 HCl) -1 (LiH BeH2) 0 (H2) o O -2 (H2O CaO) -1 (NaO-ONa) 0 (O2) o Cl -1 (HCl) +1 (HClO) +3 (HClO2) +5 (HClO3) +7 (HClO4)

divide httpvlacademicdirectrogeneral_chemistryperiodic_system o main rarr valenţe principale o others rarr valenţe secundare

Combinaţii chimice divide Homoatomice şi heteroatomice divide Binare ternare cuaternare etc divide Exemple O2 O3 H2O (combinaţie binară) H2SO4 divide Legături covalente - punere icircn comun de electroni cazuri limită

o Legătura metalică Men n rarr infin o Legătura ionică ABrarr A+B- (ex HCl rarr H+Cl-) o Coordinative 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2 rarr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Hibridizare orbită s orbită σ

ss orbită σss orbită σ

ss

A A B

orbită s

B

s + s rarr σ + σ

orbită s orbită σsp

orbită σsp orbită σsp orbită p

A A B B

s + p rarr σ + σ

orbită p

A A B B

orbită σpp

orbită σpp orbită σpp orbită p

p + p rarr σ + σ

orbită πpp

orbită πpp orbită πpporbită p

A A

orbită p

ABA B

p + p rarr π + π

A B

AB

AB

2n orbitali atomici darr 2n orbitali moleculari (hibrizi)

3

xj =jj

j

nnΣ

=jj

j

jjjj

jjj

jj

j

A

jj

A

j

NN

NN

NN

NN

αΣ

α=

αΣαsdotΣ

αΣαsdot=

Σ=

Σ

Expresia rezultată nu depinde decacirct de compoziţia dată de proporţie şi nu depinde de numărul de moli sau molecule implicate aşa că este o mărime intensivă Densitatea ρ unui amestec ρ = ΣjmjΣjVj este o mărime intensivă Demonstraţie se pleacă de la formula de definiţie a densităţii icircn care se explicitează masele

ρ = m

jjj

jj

jjj

jj

jjj

jj

jjj

VMx

nVMx

VMxn

VMn Σ

=Σ

Σ=

Σ

sdotΣ=

Σ

Σ

Icircn expresia rezultată intervin numai mărimi intensive (xj Mj şi Vm) şi atunci defineşte o mărime intensivă Numere cuantice Cacircte numere cuantice sunt necesare pentru a descrie un sistem dat - nu are un răspuns universal pentru fiecare sistem trebuie găsit răspunsul pentru a permite o analiză completă a sistemului Icircn mod evident un sistem cuantificat necesită cel puţin un număr cuantic Elementele chimice se pot descrie pe baza electronilor cu ajutorul a patru numere cuantice divide n - număr cuantic principal (strat) n = 0 1 divide l - număr cuantic secundar (substrat) l = 0n-1 divide m - număr cuantic terţiar (orbital) m = -ll divide s - număr cuantic cuaternar (spin) s = plusmnfrac12 Exemplu (Hg - Z=80 - număr atomic)

Icircnvelişul de electroni Ordinea de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 complectare (energii)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 5g18 6s2 apariţie (cuantic)

divide n=1 o l=0

m=0 bull s=plusmnfrac12 rarr 1s2

divide n=2 o l=0

m=0 bull s=plusmnfrac12 rarr 2s2

o l=1 m=-101

bull s=plusmnfrac12 rarr 2p6 divide n=3

o l=0 rarr 3s2 o l=1 rarr 3p6 o l=2

m=-2-1012 bull s=plusmnfrac12 rarr 3d10

divide n=4 o l=0 rarr 4s2 o l=1 rarr 4p6 o l=2 rarr 4d10 o l=3

m=-3-2-10123 bull s=plusmnfrac12 rarr 4f14

divide etc

2

Valenţa divide Este o proprietate atomică (altă proprietate atomică numărul atomic Z) divide Bazată pe tendinţa elementelor de a-şi stabiliza structura de electroni

o Structuri stabile s2 p3 p6 d5 d10 etc divide Exemplu - C - carbon (Z=6) 1s2 2s2 2p2 rarr 1s2 2s2 2p6 C4- (CH4) divide Valenţe principale (preferate) secundare (rare) şi elementale (molecule homoatomice)

o H +1 (H2 HCl) -1 (LiH BeH2) 0 (H2) o O -2 (H2O CaO) -1 (NaO-ONa) 0 (O2) o Cl -1 (HCl) +1 (HClO) +3 (HClO2) +5 (HClO3) +7 (HClO4)

divide httpvlacademicdirectrogeneral_chemistryperiodic_system o main rarr valenţe principale o others rarr valenţe secundare

Combinaţii chimice divide Homoatomice şi heteroatomice divide Binare ternare cuaternare etc divide Exemple O2 O3 H2O (combinaţie binară) H2SO4 divide Legături covalente - punere icircn comun de electroni cazuri limită

o Legătura metalică Men n rarr infin o Legătura ionică ABrarr A+B- (ex HCl rarr H+Cl-) o Coordinative 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2 rarr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Hibridizare orbită s orbită σ

ss orbită σss orbită σ

ss

A A B

orbită s

B

s + s rarr σ + σ

orbită s orbită σsp

orbită σsp orbită σsp orbită p

A A B B

s + p rarr σ + σ

orbită p

A A B B

orbită σpp

orbită σpp orbită σpp orbită p

p + p rarr σ + σ

orbită πpp

orbită πpp orbită πpporbită p

A A

orbită p

ABA B

p + p rarr π + π

A B

AB

AB

2n orbitali atomici darr 2n orbitali moleculari (hibrizi)

3

Valenţa divide Este o proprietate atomică (altă proprietate atomică numărul atomic Z) divide Bazată pe tendinţa elementelor de a-şi stabiliza structura de electroni

o Structuri stabile s2 p3 p6 d5 d10 etc divide Exemplu - C - carbon (Z=6) 1s2 2s2 2p2 rarr 1s2 2s2 2p6 C4- (CH4) divide Valenţe principale (preferate) secundare (rare) şi elementale (molecule homoatomice)

o H +1 (H2 HCl) -1 (LiH BeH2) 0 (H2) o O -2 (H2O CaO) -1 (NaO-ONa) 0 (O2) o Cl -1 (HCl) +1 (HClO) +3 (HClO2) +5 (HClO3) +7 (HClO4)

divide httpvlacademicdirectrogeneral_chemistryperiodic_system o main rarr valenţe principale o others rarr valenţe secundare

Combinaţii chimice divide Homoatomice şi heteroatomice divide Binare ternare cuaternare etc divide Exemple O2 O3 H2O (combinaţie binară) H2SO4 divide Legături covalente - punere icircn comun de electroni cazuri limită

o Legătura metalică Men n rarr infin o Legătura ionică ABrarr A+B- (ex HCl rarr H+Cl-) o Coordinative 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2 rarr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Hibridizare orbită s orbită σ

ss orbită σss orbită σ

ss

A A B

orbită s

B

s + s rarr σ + σ

orbită s orbită σsp

orbită σsp orbită σsp orbită p

A A B B

s + p rarr σ + σ

orbită p

A A B B

orbită σpp

orbită σpp orbită σpp orbită p

p + p rarr σ + σ

orbită πpp

orbită πpp orbită πpporbită p

A A

orbită p

ABA B

p + p rarr π + π

A B

AB

AB

2n orbitali atomici darr 2n orbitali moleculari (hibrizi)

3

Ordin de legătură (rarr stabilitate moleculară) Li2 Be2 B2 C2 N2 O2 F2

σss

σss

πpp

σpp

πpp

σpp

1 0 1 2 3 2 1 OL= Ordin de legătură = diferenţa icircntre numărul de orbitali de legătură ocupaţi şi numărul de orbitali de antilegătură ocupaţi Ordin de legătură fracţionar

divide Ex C-C icircn C6H6 ( ) - OL = 32 Electronegativitate divide Proprietate chimică care descrie abilitatea unui atom (sau a unui grup de atomi) de a atrage

electroni către el Este o mărime relativă divide Scări de elecronegativitate

Electronegativităţi Pauling 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H

21 He

2 Li 10

Be 15

B 20

C 25

N 30

O 35

F 40

Ne

3 Na 09

Mg12

Al 15

Si 18

P 21

S 25

Cl 30

Ar

4 K 08

Ca 10

Sc 13

Ti 15

V 16

Cr 16

Mn15

Fe 18

Co18

Ni 18

Cu19

Zn16

Ga16

Ge18

As 20

Se 24

Br 28

Kr

5 Rb 08

Sr 10

Y 12

Zr 14

Nb 16

Mo18

Tc 19

Ru22

Rh22

Pd22

Ag19

Cd17

In 17

Sn 18

Sb 19

Te 21

I 25

Xe

6 Cs 07

Ba 09

La 11

Hf 13

Ta 15

W 17

Re 19

Os22

Ir 22

Pt 22

Au24

Hg19

Tl 18

Pb 18

Bi 19

Po 20

At 22

Rn

Electronegativităţi Pauling revizuite 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H

220 He

2 Li

098 Be 157

B 204

C 255

N 304

O 344

F 398

Ne

3 Na 093

Mg 131

Al 161

Si 190

P 219

S 258

Cl 316

Ar

4 K 082

Ca 100

Sc 136

Ti 154

V 163

Cr 166

Mn 155

Fe 183

Co 188

Ni 191

Cu 190

Zn 165

Ga 181

Ge 201

As 218

Se 255

Br 296

Kr 290

5 Rb 082

Sr 095

Y 122

Zr 133

Nb 160

Mo 216

Tc 190

Ru 220

Rh 228

Pd 220

Ag 193

Cd 169

In 178

Sn 196

Sb 205

Te 210

I 266

Xe

6 Cs 079

Ba 089

La 127

Hf 130

Ta 150

W 236

Re 190

Os 220

Ir 220

Pt 228

Au 254

Hg 200

Tl 204

Pb 233

Bi 202

Po 200

At 220

Rn

4

Electronegativităţi Sanderson 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H

231 He

2 Li 086

Be 161

B 188

C 247

N 293

O 346

F 392

Ne

3 Na 085

Mg 142

Al 154

Si 174

P 216

S 266

Cl 328

Ar 392

4 K 074

Ca 106

Sc 109

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn 186

Ga 210

Ge 231

As 253

Se 276

Br 296

Kr 317

5 Rb 070

Sr 096

Y 098

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd 173

In 188

Sn 202

Sb 219

Te 234

I 250

Xe 263

6 Cs 069

Ba 093

La 092

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg 192

Tl 196

Pb 201

Bi 206

Po

At

Rn

Electronegativităţi Allred Rochow 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 H 220

He

2 Li 097

Be 147

B 201

C 250

N 307

O 35

F 41

Ne

3 Na 101

Mg 123

Al 147

Si 174

P 206

S 244

Cl 283

Ar

4 K 091

Ca 104

Sc 120

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn 166

Ga 182

Ge 202

As 220

Se 248

Br 274

Kr

5 Rb 089

Sr 099

Y 111

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd 146

In 149

Sn 172

Sb 182

Te 201

I 221

Xe

6 Cs 086

Ba 097

La 108

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg 144

Tl 144

Pb 155

Bi 167

Po

At

Rn

Stări de oxidare principale 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 H +1

He 0

2 Li +1

Be+2

B +3

C -4

N -3

+5

O -2

F -1

Ne 0

3 Na +1

Mg +2

Al+3

Si+2+4

P +5

S -2 0

+6

Cl -1 +7

Ar 0

4 K +1

Ca+2

Sc +2 +3

Ti +4

V +3 +4 +5

Cr+3

Mn+2

Fe+2+3

Co+2

Ni+2

Cu+2

Zn+2

Ga+3

Ge+2+4

As +3 +5

Se +4 +6

Br -1 +5

Kr 0

+2

5 Rb -1 +1

Sr +2

Y +3

Zr +4

Nb +5

Mo+6

Tc+4+5+7

Ru+3

Rh+3

Pd+2

Ag+1

Cd+2

In+3

Sn+2+4

Sb +3 +5

Te +4

I -1

Xe 0

+2 +4

6 Cs -1 +1

Ba+2

La +3

Hf +4

Ta +5

W -4

+6

Re+3+4+5

Os+4

Ir +3+4

Pt+4

Au+3

Hg+2

Tl+1

Pb+2+4

Bi +3

Po +4

At -1 +1 +3

Rn 0

+2

Aplicaţie electronegativitatea de grup Metoda de aproximare super-atom EG=ΣAVAEAΣVA

5

Exemple (folosind scara Pauling revizuită) Grup Calcul Rez-CH3 (4middot255+3middot220)(4+3) 240-CHO (4middot255+1middot220+2middot344)(4+1+2) 275-OH (2middot344+1middot220)(2+1) 303-OCH3 (2middot344+1middot240)(2+1) 309

Ref Hanqing WU 1997 Re-propose Organic and Inorganic Property Values and Group Electronegativity for Drug and Biological Molecules and Their Calculation through JavaScript and Application in QSAR Studies First International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry (ECSOC-1) wwwmdpiorgecsoc September 1-30 1997

Metoda Diudea-Silaghi jvj jvbk b

jAjk

vAkV )E()E(E sum+ prod= bvj este ordinul de legătură al lui v cu j k - numărul de legături ale vacircrfului V al grupului G către alţi atomi Exemple (folosind scara Sanderson) Grup Calcul Rez -CH3 31 1111 ))312()312()312(()472(+ sdot 2349

-CHO 31 211 ))463()312(()472(+ sdot 2875

-OH 11 11 ))312(()463(+ sdot 2827

-OCH3 2851

Ref Mircea V DIUDEA Ioan SILAGHI-DUMITRESCU 1989 Valence group electronegativity as a vertex discriminator Revue Roumaine de Chimie 34(5)1175-1182

11 11 ))3492(()463(+ sdotAlte metode Grup Ref1 Ref2 Ref3 Ref4 Ref5 Ref6 Ref7ndashOF 351 414 360ndashONO 344 443 ndashOCl 342 323 373 358ndashOCN 341 335 466 357ndashOH 336 282 351 349 281 348 355ndashNO2 329 483 342 329 363 gtNH 304 309 ndashNCO 298 337 355 318=NH 296 331 ndashNCS 291 309 417 351 268 329 322ndashNH2 288 247 261 299 249 305 312gtS(=O)2 283 440 gtS=O 275 400 ndashCF3 271 347 346 318 271gtC=O 271 372 ndashCOOH 266 304 354 282 286 273 263ndashCONH2 263 273 269 261ndashCOCl 263 273 266ndashCN 260 332 384 321 268 310 269ndashCHO 260 293 287 268 285 260ndashCCl3 256 295 284 266 268 270ndashSCN 254 310 391 268 289 270ndashSH 251 250 232 262 248 256 265ndashC(CH3) 250 229 ndashCH3 247 231 227 247 247 255gtPH 227 ndashPH2 224 227 213 219 217ndashBH2 209 209 198 191gtBH 208

Ref1 Leah D GARNER-ONEALE Alcindor F BONAMY Terry L MEEK Brian G PATRICK 2003 Calculating group electronegativities using the revised Lewis-Langmuir equation Journal of Molecular Structure THEOCHEM 639(1-3)151-156

Ref2 Steven G BRATSCH 1988 Revised mulliken electronegativities II Applications and limitations Journal of Chemical Education 65(3)223-227

Ref3 James E HUHEEY 1965 The electronegativity of groups Journal of Physical Chemistry 69(10)3284-3291 amp James E HUHEEY 1966 The electronegativity of multiply bonded groups Journal of Physical Chemistry 70(7)2086-2092

Ref4 Naoki INAMOTO and Shozo MASUDA 1982 Calculation of new inductive substituent parameter (τ) for group and the application Chemistry Letters 11(7)1007-1010

Ref5 Robert Thomas SANDERSON 1976 Chemical Bonds and Bond Energy (second ed) Academic Press New York (1976)

Ref6 Qian L XIE Hongmei Mei SUN Guirong XIE Jiaju ZHOU 1995 An iterative method for calculation of group electronegativities Journal of Chemical Information and Computer Sciences 35(1)106-109

Ref7 Russell Jaye BOYD Susan L BOYD 1992 Group electronegativities from the bond critical point model Journal of the American Chemical Society 114(5)1652-1655

6

Formule chimice Compoziţia chimică a substanţelor se redă prin formule care se clasifică icircn felul următor divide Formulele brute exprimă compoziţia substanţei prin numărul de atomi din fiecare element icircn

raport cu unul dintre elemente Cunoscacircnd masele atomice ale elementelor se poate calcula numărul de atomi din fiecare element icircn raport cu unul dintre elemente Se icircmparte conţinutul procentual din fiecare element la masa atomică a elementului raporturile obţinute se icircmpart la cel mai mic dintre ele Exemplu Să se calculeze formula brută a clorurii de calciu (anhidre) ştiind că substanţa conţine 361 Ca şi 639 Cl (MCa=4008 MCl=35453) Rezolvare

Ca 361 Cl 639 Ca 3614008 = 090 Cl 63935453 = 180 Min(09180)=09 0909 = 1 1809 = 2 CaCl = 12

Din calculele de mai sus rezultă că formula brută a clorurii de calciu este Ca1Cl2 sau CaCl2 Această formulă are următoarea semnificaţie icircn clorura de calciu raportul dintre numărul de atomi de calciu şi numărul de atomi de clor este 12 Exemple de formule brute P2O5 (PO = 25) CH (CH = 11) CH2 (CH = 12) Cl2PN (ClPN = 211)

divide Formulele moleculare redau numărul de atomi ai fiecărui element cuprinşi icircntr-o moleculă atunci cacircnd se cunoaşte masa moleculară a substanţei Formula moleculară se poate stabili experimental obţinacircnd formula brută şi masa moleculară Formula moleculară poate coincide cu formula brută sau poate fi multiplu icircntreg al acesteia Exemplu Pentru clorura de calciu de mai sus (CaCl = 12) s-a obţinut experimental o masă moleculară de 111 Să se exprime formula moleculară Rezolvare M(CaCl2)n = nmiddot(4008+2middot35453) = nmiddot110986 = 111 rarr n = 099987 asymp 1 rarr formula moleculară CaCl2 Exemple de formule moleculare P4O10 ((P2O5)2) C2H2 ((CH)2) C6H6 ((CH)6) Cl6P3N3 ((Cl2PN)3)

divide Formulele raţionale exprimă grupele structurale din moleculă (mai ales la compuşii organici) Exemplu Formulele raţionale ale formulei moleculare C3H8O

1-propanol CH3-CH2-CH2-OH

2-propanol

H3C CH CH3

OH metil etil eter CH3-O-CH2-CH3 divide Formulele structurale redau structura moleculelor (toţi atomii ce compun molecula icircmpreună

cu toate legăturile care se stabilesc icircntre aceştia) Exemplu

etenă

C CH

H

H

H

C CC

CCCH H

HH

H H benzen divide Izomeri de structură Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de structură cacircnd au aceeaşi

formulă moleculară şi au formule structurale diferite Exemple 1-propanol 2-propanol şi metil etil eter sunt izomeri de structură (vezi exemplul de mai sus) Nonanul (C9H20) are 35 de izomeri (httpphacademicdirectorgCCPNI_2007pdf)

divide Izomeri de geometrie Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de geometrie cacircnd au aceeaşi formulă structurală şi au geometrii diferite Tipuri de izomeri de structură (clasificare)

o Enantiomeri exemplu CHClBrF

C

H

Br ClF C

H

BrClF

7

Electronegativităţi Sanderson 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H

231 He

2 Li 086

Be 161

B 188

C 247

N 293

O 346

F 392

Ne

3 Na 085

Mg 142

Al 154

Si 174

P 216

S 266

Cl 328

Ar 392

4 K 074

Ca 106

Sc 109

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn 186

Ga 210

Ge 231

As 253

Se 276

Br 296

Kr 317

5 Rb 070

Sr 096

Y 098

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd 173

In 188

Sn 202

Sb 219

Te 234

I 250

Xe 263

6 Cs 069

Ba 093

La 092

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg 192

Tl 196

Pb 201

Bi 206

Po

At

Rn

Electronegativităţi Allred Rochow 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 H 220

He

2 Li 097

Be 147

B 201

C 250

N 307

O 35

F 41

Ne

3 Na 101

Mg 123

Al 147

Si 174

P 206

S 244

Cl 283

Ar

4 K 091

Ca 104

Sc 120

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn 166

Ga 182

Ge 202

As 220

Se 248

Br 274

Kr

5 Rb 089

Sr 099

Y 111

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd 146

In 149

Sn 172

Sb 182

Te 201

I 221

Xe

6 Cs 086

Ba 097

La 108

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg 144

Tl 144

Pb 155

Bi 167

Po

At

Rn

Stări de oxidare principale 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 H +1

He 0

2 Li +1

Be+2

B +3

C -4

N -3

+5

O -2

F -1

Ne 0

3 Na +1

Mg +2

Al+3

Si+2+4

P +5

S -2 0

+6

Cl -1 +7

Ar 0

4 K +1

Ca+2

Sc +2 +3

Ti +4

V +3 +4 +5

Cr+3

Mn+2

Fe+2+3

Co+2

Ni+2

Cu+2

Zn+2

Ga+3

Ge+2+4

As +3 +5

Se +4 +6

Br -1 +5

Kr 0

+2

5 Rb -1 +1

Sr +2

Y +3

Zr +4

Nb +5

Mo+6

Tc+4+5+7

Ru+3

Rh+3

Pd+2

Ag+1

Cd+2

In+3

Sn+2+4

Sb +3 +5

Te +4

I -1

Xe 0

+2 +4

6 Cs -1 +1

Ba+2

La +3

Hf +4

Ta +5

W -4

+6

Re+3+4+5

Os+4

Ir +3+4

Pt+4

Au+3

Hg+2

Tl+1

Pb+2+4

Bi +3

Po +4

At -1 +1 +3

Rn 0

+2

Aplicaţie electronegativitatea de grup Metoda de aproximare super-atom EG=ΣAVAEAΣVA

5

Exemple (folosind scara Pauling revizuită) Grup Calcul Rez-CH3 (4middot255+3middot220)(4+3) 240-CHO (4middot255+1middot220+2middot344)(4+1+2) 275-OH (2middot344+1middot220)(2+1) 303-OCH3 (2middot344+1middot240)(2+1) 309

Ref Hanqing WU 1997 Re-propose Organic and Inorganic Property Values and Group Electronegativity for Drug and Biological Molecules and Their Calculation through JavaScript and Application in QSAR Studies First International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry (ECSOC-1) wwwmdpiorgecsoc September 1-30 1997

Metoda Diudea-Silaghi jvj jvbk b

jAjk

vAkV )E()E(E sum+ prod= bvj este ordinul de legătură al lui v cu j k - numărul de legături ale vacircrfului V al grupului G către alţi atomi Exemple (folosind scara Sanderson) Grup Calcul Rez -CH3 31 1111 ))312()312()312(()472(+ sdot 2349

-CHO 31 211 ))463()312(()472(+ sdot 2875

-OH 11 11 ))312(()463(+ sdot 2827

-OCH3 2851

Ref Mircea V DIUDEA Ioan SILAGHI-DUMITRESCU 1989 Valence group electronegativity as a vertex discriminator Revue Roumaine de Chimie 34(5)1175-1182

11 11 ))3492(()463(+ sdotAlte metode Grup Ref1 Ref2 Ref3 Ref4 Ref5 Ref6 Ref7ndashOF 351 414 360ndashONO 344 443 ndashOCl 342 323 373 358ndashOCN 341 335 466 357ndashOH 336 282 351 349 281 348 355ndashNO2 329 483 342 329 363 gtNH 304 309 ndashNCO 298 337 355 318=NH 296 331 ndashNCS 291 309 417 351 268 329 322ndashNH2 288 247 261 299 249 305 312gtS(=O)2 283 440 gtS=O 275 400 ndashCF3 271 347 346 318 271gtC=O 271 372 ndashCOOH 266 304 354 282 286 273 263ndashCONH2 263 273 269 261ndashCOCl 263 273 266ndashCN 260 332 384 321 268 310 269ndashCHO 260 293 287 268 285 260ndashCCl3 256 295 284 266 268 270ndashSCN 254 310 391 268 289 270ndashSH 251 250 232 262 248 256 265ndashC(CH3) 250 229 ndashCH3 247 231 227 247 247 255gtPH 227 ndashPH2 224 227 213 219 217ndashBH2 209 209 198 191gtBH 208

Ref1 Leah D GARNER-ONEALE Alcindor F BONAMY Terry L MEEK Brian G PATRICK 2003 Calculating group electronegativities using the revised Lewis-Langmuir equation Journal of Molecular Structure THEOCHEM 639(1-3)151-156

Ref2 Steven G BRATSCH 1988 Revised mulliken electronegativities II Applications and limitations Journal of Chemical Education 65(3)223-227

Ref3 James E HUHEEY 1965 The electronegativity of groups Journal of Physical Chemistry 69(10)3284-3291 amp James E HUHEEY 1966 The electronegativity of multiply bonded groups Journal of Physical Chemistry 70(7)2086-2092

Ref4 Naoki INAMOTO and Shozo MASUDA 1982 Calculation of new inductive substituent parameter (τ) for group and the application Chemistry Letters 11(7)1007-1010

Ref5 Robert Thomas SANDERSON 1976 Chemical Bonds and Bond Energy (second ed) Academic Press New York (1976)

Ref6 Qian L XIE Hongmei Mei SUN Guirong XIE Jiaju ZHOU 1995 An iterative method for calculation of group electronegativities Journal of Chemical Information and Computer Sciences 35(1)106-109

Ref7 Russell Jaye BOYD Susan L BOYD 1992 Group electronegativities from the bond critical point model Journal of the American Chemical Society 114(5)1652-1655

6

Formule chimice Compoziţia chimică a substanţelor se redă prin formule care se clasifică icircn felul următor divide Formulele brute exprimă compoziţia substanţei prin numărul de atomi din fiecare element icircn

raport cu unul dintre elemente Cunoscacircnd masele atomice ale elementelor se poate calcula numărul de atomi din fiecare element icircn raport cu unul dintre elemente Se icircmparte conţinutul procentual din fiecare element la masa atomică a elementului raporturile obţinute se icircmpart la cel mai mic dintre ele Exemplu Să se calculeze formula brută a clorurii de calciu (anhidre) ştiind că substanţa conţine 361 Ca şi 639 Cl (MCa=4008 MCl=35453) Rezolvare

Ca 361 Cl 639 Ca 3614008 = 090 Cl 63935453 = 180 Min(09180)=09 0909 = 1 1809 = 2 CaCl = 12

Din calculele de mai sus rezultă că formula brută a clorurii de calciu este Ca1Cl2 sau CaCl2 Această formulă are următoarea semnificaţie icircn clorura de calciu raportul dintre numărul de atomi de calciu şi numărul de atomi de clor este 12 Exemple de formule brute P2O5 (PO = 25) CH (CH = 11) CH2 (CH = 12) Cl2PN (ClPN = 211)

divide Formulele moleculare redau numărul de atomi ai fiecărui element cuprinşi icircntr-o moleculă atunci cacircnd se cunoaşte masa moleculară a substanţei Formula moleculară se poate stabili experimental obţinacircnd formula brută şi masa moleculară Formula moleculară poate coincide cu formula brută sau poate fi multiplu icircntreg al acesteia Exemplu Pentru clorura de calciu de mai sus (CaCl = 12) s-a obţinut experimental o masă moleculară de 111 Să se exprime formula moleculară Rezolvare M(CaCl2)n = nmiddot(4008+2middot35453) = nmiddot110986 = 111 rarr n = 099987 asymp 1 rarr formula moleculară CaCl2 Exemple de formule moleculare P4O10 ((P2O5)2) C2H2 ((CH)2) C6H6 ((CH)6) Cl6P3N3 ((Cl2PN)3)

divide Formulele raţionale exprimă grupele structurale din moleculă (mai ales la compuşii organici) Exemplu Formulele raţionale ale formulei moleculare C3H8O

1-propanol CH3-CH2-CH2-OH

2-propanol

H3C CH CH3

OH metil etil eter CH3-O-CH2-CH3 divide Formulele structurale redau structura moleculelor (toţi atomii ce compun molecula icircmpreună

cu toate legăturile care se stabilesc icircntre aceştia) Exemplu

etenă

C CH

H

H

H

C CC

CCCH H

HH

H H benzen divide Izomeri de structură Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de structură cacircnd au aceeaşi

formulă moleculară şi au formule structurale diferite Exemple 1-propanol 2-propanol şi metil etil eter sunt izomeri de structură (vezi exemplul de mai sus) Nonanul (C9H20) are 35 de izomeri (httpphacademicdirectorgCCPNI_2007pdf)

divide Izomeri de geometrie Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de geometrie cacircnd au aceeaşi formulă structurală şi au geometrii diferite Tipuri de izomeri de structură (clasificare)

o Enantiomeri exemplu CHClBrF

C

H

Br ClF C

H

BrClF

7

Exemple (folosind scara Pauling revizuită) Grup Calcul Rez-CH3 (4middot255+3middot220)(4+3) 240-CHO (4middot255+1middot220+2middot344)(4+1+2) 275-OH (2middot344+1middot220)(2+1) 303-OCH3 (2middot344+1middot240)(2+1) 309

Ref Hanqing WU 1997 Re-propose Organic and Inorganic Property Values and Group Electronegativity for Drug and Biological Molecules and Their Calculation through JavaScript and Application in QSAR Studies First International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry (ECSOC-1) wwwmdpiorgecsoc September 1-30 1997

Metoda Diudea-Silaghi jvj jvbk b

jAjk

vAkV )E()E(E sum+ prod= bvj este ordinul de legătură al lui v cu j k - numărul de legături ale vacircrfului V al grupului G către alţi atomi Exemple (folosind scara Sanderson) Grup Calcul Rez -CH3 31 1111 ))312()312()312(()472(+ sdot 2349

-CHO 31 211 ))463()312(()472(+ sdot 2875

-OH 11 11 ))312(()463(+ sdot 2827

-OCH3 2851

Ref Mircea V DIUDEA Ioan SILAGHI-DUMITRESCU 1989 Valence group electronegativity as a vertex discriminator Revue Roumaine de Chimie 34(5)1175-1182

11 11 ))3492(()463(+ sdotAlte metode Grup Ref1 Ref2 Ref3 Ref4 Ref5 Ref6 Ref7ndashOF 351 414 360ndashONO 344 443 ndashOCl 342 323 373 358ndashOCN 341 335 466 357ndashOH 336 282 351 349 281 348 355ndashNO2 329 483 342 329 363 gtNH 304 309 ndashNCO 298 337 355 318=NH 296 331 ndashNCS 291 309 417 351 268 329 322ndashNH2 288 247 261 299 249 305 312gtS(=O)2 283 440 gtS=O 275 400 ndashCF3 271 347 346 318 271gtC=O 271 372 ndashCOOH 266 304 354 282 286 273 263ndashCONH2 263 273 269 261ndashCOCl 263 273 266ndashCN 260 332 384 321 268 310 269ndashCHO 260 293 287 268 285 260ndashCCl3 256 295 284 266 268 270ndashSCN 254 310 391 268 289 270ndashSH 251 250 232 262 248 256 265ndashC(CH3) 250 229 ndashCH3 247 231 227 247 247 255gtPH 227 ndashPH2 224 227 213 219 217ndashBH2 209 209 198 191gtBH 208

Ref1 Leah D GARNER-ONEALE Alcindor F BONAMY Terry L MEEK Brian G PATRICK 2003 Calculating group electronegativities using the revised Lewis-Langmuir equation Journal of Molecular Structure THEOCHEM 639(1-3)151-156

Ref2 Steven G BRATSCH 1988 Revised mulliken electronegativities II Applications and limitations Journal of Chemical Education 65(3)223-227

Ref3 James E HUHEEY 1965 The electronegativity of groups Journal of Physical Chemistry 69(10)3284-3291 amp James E HUHEEY 1966 The electronegativity of multiply bonded groups Journal of Physical Chemistry 70(7)2086-2092

Ref4 Naoki INAMOTO and Shozo MASUDA 1982 Calculation of new inductive substituent parameter (τ) for group and the application Chemistry Letters 11(7)1007-1010

Ref5 Robert Thomas SANDERSON 1976 Chemical Bonds and Bond Energy (second ed) Academic Press New York (1976)

Ref6 Qian L XIE Hongmei Mei SUN Guirong XIE Jiaju ZHOU 1995 An iterative method for calculation of group electronegativities Journal of Chemical Information and Computer Sciences 35(1)106-109

Ref7 Russell Jaye BOYD Susan L BOYD 1992 Group electronegativities from the bond critical point model Journal of the American Chemical Society 114(5)1652-1655

6

Formule chimice Compoziţia chimică a substanţelor se redă prin formule care se clasifică icircn felul următor divide Formulele brute exprimă compoziţia substanţei prin numărul de atomi din fiecare element icircn

raport cu unul dintre elemente Cunoscacircnd masele atomice ale elementelor se poate calcula numărul de atomi din fiecare element icircn raport cu unul dintre elemente Se icircmparte conţinutul procentual din fiecare element la masa atomică a elementului raporturile obţinute se icircmpart la cel mai mic dintre ele Exemplu Să se calculeze formula brută a clorurii de calciu (anhidre) ştiind că substanţa conţine 361 Ca şi 639 Cl (MCa=4008 MCl=35453) Rezolvare

Ca 361 Cl 639 Ca 3614008 = 090 Cl 63935453 = 180 Min(09180)=09 0909 = 1 1809 = 2 CaCl = 12

Din calculele de mai sus rezultă că formula brută a clorurii de calciu este Ca1Cl2 sau CaCl2 Această formulă are următoarea semnificaţie icircn clorura de calciu raportul dintre numărul de atomi de calciu şi numărul de atomi de clor este 12 Exemple de formule brute P2O5 (PO = 25) CH (CH = 11) CH2 (CH = 12) Cl2PN (ClPN = 211)

divide Formulele moleculare redau numărul de atomi ai fiecărui element cuprinşi icircntr-o moleculă atunci cacircnd se cunoaşte masa moleculară a substanţei Formula moleculară se poate stabili experimental obţinacircnd formula brută şi masa moleculară Formula moleculară poate coincide cu formula brută sau poate fi multiplu icircntreg al acesteia Exemplu Pentru clorura de calciu de mai sus (CaCl = 12) s-a obţinut experimental o masă moleculară de 111 Să se exprime formula moleculară Rezolvare M(CaCl2)n = nmiddot(4008+2middot35453) = nmiddot110986 = 111 rarr n = 099987 asymp 1 rarr formula moleculară CaCl2 Exemple de formule moleculare P4O10 ((P2O5)2) C2H2 ((CH)2) C6H6 ((CH)6) Cl6P3N3 ((Cl2PN)3)

divide Formulele raţionale exprimă grupele structurale din moleculă (mai ales la compuşii organici) Exemplu Formulele raţionale ale formulei moleculare C3H8O

1-propanol CH3-CH2-CH2-OH

2-propanol

H3C CH CH3

OH metil etil eter CH3-O-CH2-CH3 divide Formulele structurale redau structura moleculelor (toţi atomii ce compun molecula icircmpreună

cu toate legăturile care se stabilesc icircntre aceştia) Exemplu

etenă

C CH

H

H

H

C CC

CCCH H

HH

H H benzen divide Izomeri de structură Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de structură cacircnd au aceeaşi

formulă moleculară şi au formule structurale diferite Exemple 1-propanol 2-propanol şi metil etil eter sunt izomeri de structură (vezi exemplul de mai sus) Nonanul (C9H20) are 35 de izomeri (httpphacademicdirectorgCCPNI_2007pdf)

divide Izomeri de geometrie Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de geometrie cacircnd au aceeaşi formulă structurală şi au geometrii diferite Tipuri de izomeri de structură (clasificare)

o Enantiomeri exemplu CHClBrF

C

H

Br ClF C

H

BrClF

7

Formule chimice Compoziţia chimică a substanţelor se redă prin formule care se clasifică icircn felul următor divide Formulele brute exprimă compoziţia substanţei prin numărul de atomi din fiecare element icircn

raport cu unul dintre elemente Cunoscacircnd masele atomice ale elementelor se poate calcula numărul de atomi din fiecare element icircn raport cu unul dintre elemente Se icircmparte conţinutul procentual din fiecare element la masa atomică a elementului raporturile obţinute se icircmpart la cel mai mic dintre ele Exemplu Să se calculeze formula brută a clorurii de calciu (anhidre) ştiind că substanţa conţine 361 Ca şi 639 Cl (MCa=4008 MCl=35453) Rezolvare

Ca 361 Cl 639 Ca 3614008 = 090 Cl 63935453 = 180 Min(09180)=09 0909 = 1 1809 = 2 CaCl = 12

Din calculele de mai sus rezultă că formula brută a clorurii de calciu este Ca1Cl2 sau CaCl2 Această formulă are următoarea semnificaţie icircn clorura de calciu raportul dintre numărul de atomi de calciu şi numărul de atomi de clor este 12 Exemple de formule brute P2O5 (PO = 25) CH (CH = 11) CH2 (CH = 12) Cl2PN (ClPN = 211)

divide Formulele moleculare redau numărul de atomi ai fiecărui element cuprinşi icircntr-o moleculă atunci cacircnd se cunoaşte masa moleculară a substanţei Formula moleculară se poate stabili experimental obţinacircnd formula brută şi masa moleculară Formula moleculară poate coincide cu formula brută sau poate fi multiplu icircntreg al acesteia Exemplu Pentru clorura de calciu de mai sus (CaCl = 12) s-a obţinut experimental o masă moleculară de 111 Să se exprime formula moleculară Rezolvare M(CaCl2)n = nmiddot(4008+2middot35453) = nmiddot110986 = 111 rarr n = 099987 asymp 1 rarr formula moleculară CaCl2 Exemple de formule moleculare P4O10 ((P2O5)2) C2H2 ((CH)2) C6H6 ((CH)6) Cl6P3N3 ((Cl2PN)3)

divide Formulele raţionale exprimă grupele structurale din moleculă (mai ales la compuşii organici) Exemplu Formulele raţionale ale formulei moleculare C3H8O

1-propanol CH3-CH2-CH2-OH

2-propanol

H3C CH CH3

OH metil etil eter CH3-O-CH2-CH3 divide Formulele structurale redau structura moleculelor (toţi atomii ce compun molecula icircmpreună

cu toate legăturile care se stabilesc icircntre aceştia) Exemplu

etenă

C CH

H

H

H

C CC

CCCH H

HH

H H benzen divide Izomeri de structură Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de structură cacircnd au aceeaşi

formulă moleculară şi au formule structurale diferite Exemple 1-propanol 2-propanol şi metil etil eter sunt izomeri de structură (vezi exemplul de mai sus) Nonanul (C9H20) are 35 de izomeri (httpphacademicdirectorgCCPNI_2007pdf)

divide Izomeri de geometrie Doi sau mai mulţi compuşi sunt izomeri de geometrie cacircnd au aceeaşi formulă structurală şi au geometrii diferite Tipuri de izomeri de structură (clasificare)

o Enantiomeri exemplu CHClBrF

C

H

Br ClF C

H

BrClF

7

o Diastereoizomeri Izomeri cis-trans exemplu

cis-butena trans-butena C C

CH3

H

H

H3CC C

CH3

H

H3C

H Conformeri exemplu - butan Gauche g- amp Gauche g+

bull Rotameri exemplu - butan Anti

Gauche g-

CH3

CH3

CH3

H3C

CH3

CH3

Gauche g+

Anti

8

• Structura moleculară
• sect11 Formule chimice formula brută formula moleculară formula structurală
• Concepte generale
• Cantitatea de substanţă